算法预研原型SST控制器硬件在环测试方案 算法预研原型SST控制器硬件在环测试方案
三电平固态变压器(SST)HIL测试方案

随着系统向更高电压等级、更大功率密度迈进,三电平SST凭借更优的谐波特性、更低的开关管电压应力以及更高的系统整体效率,完美适配大容量、中高压固态变压器需求,成为行业演进的重要方向。远宽能源推出“业内首个”——三电平固态变压器(SST)全拓扑实时仿真方案!该方案首次以分布式多仿真器协同架构,实现三电平SST从前级级联整流到后级高频DC/DC变换的全系统硬件在环(HIL)测试,填补了大容量、高频化SST开发中复杂实时仿真的空白。

算法预研原型SST控制器硬件在环测试方案

算法研究与前期验证:可在标准RCP平台上快速实现“想法到模型”的验证。 适用于技术预研、算法可行性分析与前期性能优化。
1台主仿真器以50μs步长仿真前级拓扑,1台从仿真器以100ns步长仿真后级高频DC-DC变换器,两台仿真器通过光纤进行数据交互,并由时钟同步线确保严格同步。采用远宽专用SST原型控制器MT 1090,用户只需在Simulink环境中完成控制算法建模,即可一键编译下载至MT 1090,使其成为承载用户算法的实体控制器。

算法预研原型SST控制器硬件在环测试方案
主/相控-虚拟下级SST控制器硬件在环测试方案

主控制器独立测试:高效验证系统级能量管理、协调控制等上层策略,无需等待或依赖实际的繁多的子控制器硬件。
由1台主仿真器以 50μs步长实时仿真前级拓扑,1台从仿真器以100ns步长仿真后级高频DC-DC变换器。1台仿真器通过光纤进行数据交互,并由时钟同步线确保严格同步,构成一个包含完整被控对象及虚拟下级控制逻辑的闭环测试平台。

主/相控-虚拟下级SST控制器硬件在环测试方案
光纤适配集成SST控制器硬件在环测试方案

全控制器硬件测试(便捷优先): 在测试包含主控、相控、子控在内完整控制器硬件时,优先追求接线便捷性与高性价比。适用于实验室快速迭代、多轮回归测试等场景。
由1台主仿真器以50μs 步长实时仿真前级拓扑,同时3台从仿真器以100ns 的极小步长分别精确仿真各相后级高频DC-DC变换器;4台仿真器之间通过光纤进行实时数据交互,并采用时钟同步线确保严格同步,形成一个高精度、统一的虚拟被控对象。

光纤适配集成SST控制器硬件在环测试方案
物理IO全保真SST控制器硬件在环测试方案

全控制器硬件测试(保真优先): 当测试包含主控、相控、子控在内的完整控制器硬件,必须100%还原真实电气接口与信号特性时采用。适用于最终定型测试、一致性认证及故障复现等高保真要求场景。
由1台主仿真器以50μs步长实时仿真前级拓扑,同时3台从仿真器以100ns的极小步长分别精确仿真各相后级高频DC-DC变换器;4台仿真器之间通过光纤进行实时数据交互,并采用时钟同步线确保严格同步,形成一个高精度、统一的虚拟被控对象。

物理IO全保真SST控制器硬件在环测试方案
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技术特点
研发全流程覆盖
研发全流程覆盖

研发全流程覆盖:提供四种侧重点不同的硬件在环(HIL)测试方案,以满足从算法原型验证到整机系统测试的全流程需求。

多设备协同仿真
多设备协同仿真

主仿真器以1μs步长仿真前级三电平级联电路,多台从仿真器以100ns极小步长精确仿真后级高频DC/DC变换器,通过光纤实现电气量的低延迟抗干扰传输,并由时钟同步线保证时钟同步,实现固态变压器系统的整体精确仿真。

超高精度仿真能力
超高精度仿真能力

纳秒级建模:依托FPGA并行计算与混合建模技术,配合专业的DC-DC Solver将DC-DC变换器仿真步长压缩至100ns,且步长不受系统规模与拓扑复杂度的影响,可大幅度提升高频器件的仿真保真度。

支持多种拓扑结构
支持多种拓扑结构

支持前级主电路NPC、ANPC等多种三电平整流拓扑形式与后级DNPC、SHB LLC等高频谐振变换器的灵活组合,满足多场景测试需求。

支持全规格I/O接口
支持全规格I/O接口

方案提供全规格I/O、光纤等接口方式支持,可直连厂商主流SST控制器。

测试内容
  • 01负载投切测试
  • 02直流侧电压调压测试
  • 03子模块电容电压均衡验证
  • 04高频瞬态特性波形保真度测试
负载投切测试
负载投切测试

不同负载投切下P/I/U波形,不同pu负载突变下,网侧电路/直流侧电压及功率的瞬态响应波形。

直流侧电压调压测试
直流侧电压调压测试

直流母线电压在800→750→800→700→800V指令阶跃下,调节迅速且无超调,系统跟随特性优异。

子模块电容电压均衡验证
子模块电容电压均衡验证

所有子模块上下电容电压在全工况下保持高度均衡,电压偏差较小,均压算法得以高保真验证。

高频瞬态特性波形保真度测试
高频瞬态特性波形保真度测试

在50kHz开关频率下,三电平四开关DC/DC变换器的高频电感电流波形在实时环境中被精确还原。

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