硬件在環(huán)仿真裝置制造方法
【專利摘要】一種硬件在環(huán)仿真裝置，包括：實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備、用于運(yùn)行控制的微處理器以及用于輸出PWM脈沖控制信號的可編程器；所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備、所述可編程器、所述微處理器依次連接。通過本實(shí)用新型方案既可以降低成本，又可以提高測試效率。
【專利說明】硬件在環(huán)仿真裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力電子裝置測試【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種硬件在環(huán)仿真裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電網(wǎng)發(fā)展的需求以及電力電子技術(shù)的發(fā)展，以大功率電力電子裝置為代表的柔性輸電技術(shù)被大量引入到電網(wǎng)中。如高壓直流輸電(HVDC)、靜止無功補(bǔ)償(STATC0M)、有源電力濾波器(APF)、可控串補(bǔ)(TCSC)、高壓變頻器(HVI)、統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)、各種新能源并網(wǎng)裝置等。這些裝置的控制理論已有很多研究成果，但是缺乏必要的測試試驗(yàn)。
[0003]由于電力系統(tǒng)運(yùn)行的特殊性，電力電子裝置在接入系統(tǒng)前不可能進(jìn)行大規(guī)模性能和功能的現(xiàn)場測試，對于裝置在接入系統(tǒng)后是否能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行缺少必要和足夠的試驗(yàn)檢驗(yàn)。電力電子裝置不能輕易地掛在電網(wǎng)上做測試實(shí)驗(yàn)，為了達(dá)到對其動(dòng)態(tài)性能分析的目的，借助于實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)建立硬件在環(huán)系統(tǒng)來進(jìn)行研究。研究中應(yīng)用實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器，通過接口把電力電子的主控系統(tǒng)或者整個(gè)裝置的實(shí)物部分連接起來共同運(yùn)行。
[0004]目前，采用實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備對電力電子裝置進(jìn)行測試，實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備內(nèi)包含處理器。由于測試過程中計(jì)算量大、需要控制的量多，對處理器資源要求高，會(huì)增大成本，否則，由于資源不足，會(huì)導(dǎo)致測試效率低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]基于此，有必要針對上述問題，提供一種硬件在環(huán)仿真裝置，既可以降低成本，又可以提聞測試效率。
[0006]一種硬件在環(huán)仿真裝置，包括:實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備、用于運(yùn)行控制的微處理器以及用于輸出PWM脈沖控制信號的可編程器；
[0007]所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備、所述可編程器、所述微處理器依次連接。
[0008]上述硬件在環(huán)仿真裝置，通過微處理器用來運(yùn)行控制，可編程器用來控制計(jì)算并輸出PWM脈沖控制信號,傳輸至實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備,從而控制電力電子裝置。由于微處理器和可編程器分擔(dān)了實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備的處理，無需要求高資源的實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備，從而降低了成本，同時(shí)通過微處理器和可編程器提高了處理效率，從而提高了檢測效率。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述微處理器包括ARM處理器、DSP處理器中的一種或多種。
[0010]該實(shí)施例中，微處理器可以是單核處理器，也可以是雙核處理器。通過采用ARM處理器或DSP處理器負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行控制，從而可以實(shí)現(xiàn)程序流程控制、對電力電子裝置的保護(hù)、通訊、人機(jī)接口命令下發(fā)等。從而分擔(dān)了實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備運(yùn)行控制的任務(wù)。[0011 ] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述可編程器包括FPGA芯片。
[0012]該實(shí)施例中，通過采用FPGA芯片可以完成各種計(jì)算及控制功能，實(shí)現(xiàn)各種模擬量的采集、狀態(tài)量檢測、控制算法計(jì)算和主電路PWM脈沖控制信號產(chǎn)生等。FPGA通過接口將PWM脈沖控制信號傳輸至實(shí)時(shí)數(shù)字仿設(shè)備，從而控制電力電子裝置。從而分擔(dān)了實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備計(jì)算控制的任務(wù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型硬件在環(huán)仿真裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型硬件在環(huán)仿真裝置應(yīng)用實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0016]如圖1所示，為本實(shí)用新型硬件在環(huán)仿真裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備110、用于運(yùn)行控制的微處理器120以及用于輸出PWM脈沖控制信號的可編程器130 ；
[0017]所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備110、所述可編程器130、所述微處理器120依次連接。
[0018]上述硬件在環(huán)仿真裝置，借助已有的實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備，利用其開放的輸出、輸出功能，將實(shí)際電力電子裝置的運(yùn)行環(huán)境監(jiān)理在實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備上，通過微處理器用來運(yùn)行控制，可編程器用來控制計(jì)算并輸出PWM脈沖控制信號，傳輸至實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備，從而測試電力電子裝置控制器的功能和性能。
[0019]申明，微處理器和可編程器的功能都是原有實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備的處理器中存在的功能，本方案將原有的實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備的處理器的部分功能移植到了微處理器和可編程器。通過增加微處理器和可編程器來降低對數(shù)字仿真設(shè)備資源的高要求，從而降低成本。
[0020]由于微處理器和可編程器分擔(dān)了實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備的處理，無需要求高性能的實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備，從而降低了成本，同時(shí)通過微處理器和可編程器提高了處理效率，從而提高了檢測效率。
[0021]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述微處理器包括ARM處理器、DSP處理器中的一種或多種。
[0022]該實(shí)施例中，微處理器可以是單核處理器，也可以是雙核處理器。通過采用ARM處理器或DSP處理器負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行控制，從而可以實(shí)現(xiàn)程序流程控制、對電力電子裝置的保護(hù)、通訊、人機(jī)接口命令下發(fā)等。
[0023]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述可編程器包括FPGA芯片。
[0024]該實(shí)施例中，通過采用FPGA芯片可以完成各種計(jì)算及控制功能，實(shí)現(xiàn)各種模擬量的采集、狀態(tài)量檢測、控制算法計(jì)算和主電路PWM脈沖控制信號產(chǎn)生等。FPGA通過接口將PWM脈沖控制信號傳輸至實(shí)時(shí)數(shù)字仿設(shè)備，從而控制電力電子裝置。
[0025]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備還可以連接高壓直流輸電裝置、靜止無功補(bǔ)償裝置、有源電力濾波器、可控串補(bǔ)裝置、高壓變頻器、統(tǒng)一潮流控制器。從而可以實(shí)現(xiàn)對高壓直流輸電(HVDC)、靜止無功補(bǔ)償(STATC0M)、有源電力濾波器(APF)、可控串補(bǔ)(TCSC)、高壓變頻器(HVI)、統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)、各種新能源并網(wǎng)裝置等各種電力電子裝置進(jìn)行功能測試。
[0026]本實(shí)用新型還列舉其中一個(gè)具體應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行說明。如圖2所示，為本實(shí)用新型硬件在環(huán)仿真裝置應(yīng)用實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備210、用于運(yùn)行控制的ARM處理器220以及用于輸出PWM脈沖控制信號的FPGA芯片230 ；
[0027]所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備210、所述FPGA芯片230、所述ARM處理器220依次連接。
[0028]本實(shí)用新型的ARM處理器和FPGA芯片可以集成在一個(gè)控制器上。具體工作原理如下:
[0029]在實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備建立實(shí)際電力電子裝置主回路的模型，進(jìn)行編譯仿真，選定所需的模擬量和狀態(tài)量，基于ARM和FPGA的控制器中的FPGA采集各種模擬量以及檢測相關(guān)狀態(tài)量。狀態(tài)變量可以是電壓或電流。ARM負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行控制，實(shí)現(xiàn)程序流程控制、對電力電子器件的保護(hù)、通訊、人機(jī)接口的命令下發(fā)等。FPGA完成各種計(jì)算及控制功能，控制算法計(jì)算，綜合控制量產(chǎn)生主電路PWM脈沖控制信號。FPGA通過接口將PWM信號傳入實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)，從而控制電力電子裝置中的開關(guān)器件，達(dá)到測試電力電子裝置主控制器的性能的目的。
[0030]申明，F(xiàn)PGA芯片和ARM處理器的功能都是原有實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備的處理器中存在的功能，本方案并沒有對功能進(jìn)行改進(jìn)，本方案是通過增加FPGA芯片和ARM處理器來降低對數(shù)字仿真設(shè)備資源的高要求，從而降低成本。程序流程控制、對電力電子器件的保護(hù)、通訊、人機(jī)接口命令下發(fā)等運(yùn)行控制是ARM處理器眾多功能中的其中一種功能，各種模擬量的采集、狀態(tài)量檢測、控制算法計(jì)算、PWM脈沖控制信號產(chǎn)生是FPGA芯片眾多功能中的一種功能。
[0031]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種硬件在環(huán)仿真裝置，其特征在于，包括:實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備、用于運(yùn)行控制的微處理器以及用于輸出PWM脈沖控制信號的可編程器； 所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備、所述可編程器、所述微處理器依次連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件在環(huán)仿真裝置，其特征在于，所述微處理器包括ARM處理器、DSP處理器中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬件在環(huán)仿真裝置，其特征在于，所述可編程器包括FPGA芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的硬件在環(huán)仿真裝置，其特征在于，所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備還連接高壓直流輸電裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的硬件在環(huán)仿真裝置，其特征在于，所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備還連接靜止無功補(bǔ)償裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的硬件在環(huán)仿真裝置，其特征在于，所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備還連接有源電力濾波器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的硬件在環(huán)仿真裝置，其特征在于，所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備還連接可控串補(bǔ)裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的硬件在環(huán)仿真裝置，其特征在于，所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備還連接高壓變頻器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的硬件在環(huán)仿真裝置，其特征在于，所述實(shí)時(shí)數(shù)字仿真設(shè)備還連接統(tǒng)一潮流控制器。
【文檔編號】G05B23/02GK204143248SQ201420491339
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】王勁, 尹晨旭, 崔曉飛, 許中, 馬智遠(yuǎn), 鐘錦群, 黃裕春, 陳國炎, 孫建軍, 查曉明, 劉邦, 皮一晨 申請人:廣州供電局有限公司, 武漢大學(xué)