“Easygo 仿真平臺(tái)操作非常簡(jiǎn)單，基本可實(shí)現(xiàn)免培訓(xùn)操作。它在線調(diào)整電路參數(shù)的功能非常好用，輕松解決了想在線驗(yàn)證突變工況的控制特性的需求?！?/p>

——西南交通大學(xué)某團(tuán)隊(duì)

筆記分享

現(xiàn)代應(yīng)用中越來(lái)越多的負(fù)載需要高電壓，大電流供電。通常逆變器輸出的電壓受到了開關(guān)管耐壓值的限制，為了突破單管器件的耐壓程度限制，基于級(jí)聯(lián)型的變換器被學(xué)者所提出，這種基于變換器的級(jí)聯(lián)方式，不僅可以實(shí)現(xiàn)能量輸出的匯聚，還可以提升系統(tǒng)輸出電壓的大小。

級(jí)聯(lián)型變換器相對(duì)于傳統(tǒng)兩電平，三電平變換器來(lái)說(shuō)，在減小無(wú)源元件體積和降低開關(guān)電壓應(yīng)力等方面表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)。所以近些年對(duì)于級(jí)聯(lián)多電平逆變器的研究和應(yīng)用一直在持續(xù)進(jìn)行。

五電平級(jí)聯(lián)h橋逆變器

級(jí)聯(lián)型逆變器是由若干個(gè)基本逆變單元(例如H橋逆變器)通過級(jí)聯(lián)組成的。這種逆變器主要是通過對(duì)每一個(gè)逆變單元輸出的方波進(jìn)行疊加合成。近年來(lái),級(jí)聯(lián)多逆變器在中高壓調(diào)速、電力有源濾波器等應(yīng)用中已引起了極大的關(guān)注,成為中高壓能量變換的首選方案。

對(duì)于高校實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，搭建這樣的功率實(shí)物系統(tǒng)比較繁瑣，同時(shí)存在用電安全問題，未經(jīng)驗(yàn)證的控制器前期存在較多問題，直接進(jìn)行實(shí)物調(diào)試，會(huì)導(dǎo)致測(cè)試成本和安全風(fēng)險(xiǎn)增高。所以團(tuán)隊(duì)希望能夠在空間相對(duì)局限，以及安全的情況下快速完成控制程序代碼的開發(fā)驗(yàn)證。

在實(shí)際的仿真應(yīng)用中，系統(tǒng)一般可拆解為控制側(cè)與被控的對(duì)象側(cè)（例如，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由DSP控制器和實(shí)物電機(jī)構(gòu)成），實(shí)時(shí)仿真主要用于模擬對(duì)象側(cè)的仿真，它是用實(shí)時(shí)仿真器同控制器構(gòu)成閉環(huán)測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用，也叫硬件在環(huán)仿真（HIL）。

實(shí)時(shí)仿真技術(shù)結(jié)合了普通離線仿真軟件和功率實(shí)物模擬的優(yōu)點(diǎn)，已成為電力與新能源行業(yè)科研、研發(fā)與測(cè)試的重要工具，在高校和工業(yè)界都得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。

本次試用用戶所搭建的單相級(jí)聯(lián)逆變器就是多電平級(jí)聯(lián)逆變器的其中一種，這種拓?fù)渲饕獞?yīng)用在電氣化鐵路新型牽引供電系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境下快速安全的搭建半實(shí)物仿真驗(yàn)證平臺(tái)，是幫助用戶更快速驗(yàn)證系統(tǒng)可行性的有效工具。本文主要為大家分享利用 easygo 平臺(tái)對(duì)單相級(jí)聯(lián)逆變器并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。

本次測(cè)試模型使用4模塊H橋（CHB-4）逆變器，電路參數(shù)為：直流電壓60V，網(wǎng)側(cè)電壓216V/50Hz，調(diào)制度為0.9，對(duì)稱電感2mH；調(diào)制算法采用載波層疊脈寬調(diào)制（PD-PWM）。

該實(shí)驗(yàn)主要是在進(jìn)行電力電子系統(tǒng)在環(huán)測(cè)試時(shí)，同時(shí)通過實(shí)時(shí)修改它的電路參數(shù)來(lái)進(jìn)行不同工況突變下的連續(xù)測(cè)試，來(lái)測(cè)試平臺(tái)動(dòng)態(tài)性能。

如上圖所示，本次實(shí)驗(yàn)使用了EasyGo仿真平臺(tái) NetBox ，搭載上位機(jī)軟件DeskSim。NetBox利用FPGA進(jìn)行ns級(jí)的電力電子系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真，通過物理IO對(duì)接控制器進(jìn)行測(cè)試，滿足電力電子系統(tǒng)高頻控制的特點(diǎn)。由于接口都是弱電信號(hào)，無(wú)需擔(dān)心安全問題，極大加快測(cè)試的進(jìn)程。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，西南交通大學(xué)本次實(shí)驗(yàn)帶隊(duì)老師感慨道：

“現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的實(shí)時(shí)仿真產(chǎn)品技術(shù)越來(lái)越讓人驚艷。相較之前實(shí)驗(yàn)室使用過的其他國(guó)外實(shí)時(shí)仿真產(chǎn)品，Netbox 在降低了上手操作難度的前提下，還保證了實(shí)驗(yàn)測(cè)試的精準(zhǔn)性。

難能可貴的是，產(chǎn)品技術(shù)支持響應(yīng)很快，雖然沒有到現(xiàn)場(chǎng)來(lái)進(jìn)行試用培訓(xùn)，但是通過遠(yuǎn)程的方式，兩天就讓學(xué)生們上手了。學(xué)生們也都向我反映，用你們的 netbox 做仿真實(shí)驗(yàn)，他們搭建的離線模型基本不需改動(dòng)，就可以下載到NetBox上運(yùn)行，甚至 FPGA 編譯都省去了，真的是給他們節(jié)約了不少時(shí)間?！?/p>

一口氣說(shuō)了這么多，非常感謝何老師對(duì)我們產(chǎn)品及技術(shù)支持服務(wù)的認(rèn)可，下面讓我們來(lái)看一下本次實(shí)驗(yàn)的成果展示：

4模塊級(jí)聯(lián)CHB端口電壓、電網(wǎng)電壓、并網(wǎng)電流波形

4模塊級(jí)聯(lián)CHB各模塊端口電壓

4模塊級(jí)聯(lián)CHB各模塊直流側(cè)電流

根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析，Net-box 能較好地實(shí)現(xiàn)CHB-4的硬件電路模型，且端口電氣量測(cè)量效果良好。NetBox僅需配置相應(yīng)的端口即可完成硬件在環(huán)模擬，且基于Matlab/Simulink實(shí)現(xiàn)方式具有上手快、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)，在完成端口配置的基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)免培訓(xùn)操作。

NetBox是一款基于FPGA的電力電子實(shí)時(shí)仿真產(chǎn)品。FPGA無(wú)需編譯，直接建好模型就可以運(yùn)行，操作簡(jiǎn)單。離線仿真驗(yàn)證的模型基本無(wú)需修改，就能變?yōu)閷?shí)時(shí)仿真模型，極大貼近用戶simulink使用習(xí)慣。配置上EasyGo DeskSim軟件，方便完成系統(tǒng)模型下載運(yùn)行，實(shí)時(shí)調(diào)參，數(shù)據(jù)記錄等功能，從而進(jìn)行半實(shí)物仿真。歡迎感興趣的工程師留言交流，我們還為大家開放產(chǎn)品免費(fèi)試用活動(dòng)，只要后臺(tái)私信發(fā)送【試用】，填寫試用申請(qǐng)，下一個(gè)產(chǎn)品試用官就是你！