EasyGo使用筆記：無需FPGA編譯，單相級聯(lián)逆變器并網實驗應用測試

“Easygo 仿真平臺操作非常簡單，基本可實現(xiàn)免培訓操作。它在線調整電路參數的功能非常好用，輕松解決了想在線驗證突變工況的控制特性的需求?！?/p>

——西南交通大學某團隊

筆記分享

現(xiàn)代應用中越來越多的負載需要高電壓，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，基于級聯(lián)型的變換器被學者所提出，這種基于變換器的級聯(lián)方式，不僅可以實現(xiàn)能量輸出的匯聚，還可以提升系統(tǒng)輸出電壓的大小。

級聯(lián)型變換器相對于傳統(tǒng)兩電平，三電平變換器來說，在減小無源元件體積和降低開關電壓應力等方面表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢。所以近些年對于級聯(lián)多電平逆變器的研究和應用一直在持續(xù)進行。

五電平級聯(lián)h橋逆變器

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

對于高校實驗室來說，搭建這樣的功率實物系統(tǒng)比較繁瑣，同時存在用電安全問題，未經驗證的控制器前期存在較多問題，直接進行實物調試，會導致測試成本和安全風險增高。所以團隊希望能夠在空間相對局限，以及安全的情況下快速完成控制程序代碼的開發(fā)驗證。

在實際的仿真應用中，系統(tǒng)一般可拆解為控制側與被控的對象側（例如，電機驅動系統(tǒng)是由DSP控制器和實物電機構成），實時仿真主要用于模擬對象側的仿真，它是用實時仿真器同控制器構成閉環(huán)測試系統(tǒng)的應用，也叫硬件在環(huán)仿真（HIL）。

實時仿真技術結合了普通離線仿真軟件和功率實物模擬的優(yōu)點，已成為電力與新能源行業(yè)科研、研發(fā)與測試的重要工具，在高校和工業(yè)界都得到了越來越多的應用。

本次試用用戶所搭建的單相級聯(lián)逆變器就是多電平級聯(lián)逆變器的其中一種，這種拓撲主要應用在電氣化鐵路新型牽引供電系統(tǒng)，在實驗室的環(huán)境下快速安全的搭建半實物仿真驗證平臺，是幫助用戶更快速驗證系統(tǒng)可行性的有效工具。本文主要為大家分享利用 easygo 平臺對單相級聯(lián)逆變器并網實驗的驗證。

本次測試模型使用4模塊H橋（CHB-4）逆變器，電路參數為：直流電壓60V，網側電壓216V/50Hz，調制度為0.9，對稱電感2mH；調制算法采用載波層疊脈寬調制（PD-PWM）。

該實驗主要是在進行電力電子系統(tǒng)在環(huán)測試時，同時通過實時修改它的電路參數來進行不同工況突變下的連續(xù)測試，來測試平臺動態(tài)性能。

如上圖所示，本次實驗使用了EasyGo仿真平臺 NetBox ，搭載上位機軟件DeskSim。NetBox利用FPGA進行ns級的電力電子系統(tǒng)實時仿真，通過物理IO對接控制器進行測試，滿足電力電子系統(tǒng)高頻控制的特點。由于接口都是弱電信號，無需擔心安全問題，極大加快測試的進程。

實驗結束后，西南交通大學本次實驗帶隊老師感慨道：

“現(xiàn)在國內的實時仿真產品技術越來越讓人驚艷。相較之前實驗室使用過的其他國外實時仿真產品，Netbox 在降低了上手操作難度的前提下，還保證了實驗測試的精準性。

難能可貴的是，產品技術支持響應很快，雖然沒有到現(xiàn)場來進行試用培訓，但是通過遠程的方式，兩天就讓學生們上手了。學生們也都向我反映，用你們的 netbox 做仿真實驗，他們搭建的離線模型基本不需改動，就可以下載到NetBox上運行，甚至 FPGA 編譯都省去了，真的是給他們節(jié)約了不少時間?！?/p>

一口氣說了這么多，非常感謝何老師對我們產品及技術支持服務的認可，下面讓我們來看一下本次實驗的成果展示：

4模塊級聯(lián)CHB端口電壓、電網電壓、并網電流波形

4模塊級聯(lián)CHB各模塊端口電壓

4模塊級聯(lián)CHB各模塊直流側電流

根據測試結果分析，Net-box 能較好地實現(xiàn)CHB-4的硬件電路模型，且端口電氣量測量效果良好。NetBox僅需配置相應的端口即可完成硬件在環(huán)模擬，且基于Matlab/Simulink實現(xiàn)方式具有上手快、通用性強的特點，在完成端口配置的基礎上可以實現(xiàn)免培訓操作。

NetBox是一款基于FPGA的電力電子實時仿真產品。FPGA無需編譯，直接建好模型就可以運行，操作簡單。離線仿真驗證的模型基本無需修改，就能變?yōu)閷崟r仿真模型，極大貼近用戶simulink使用習慣。配置上EasyGo DeskSim軟件，方便完成系統(tǒng)模型下載運行，實時調參，數據記錄等功能，從而進行半實物仿真。歡迎感興趣的工程師留言交流，我們還為大家開放產品免費試用活動，只要后臺私信發(fā)送【試用】，填寫試用申請，下一個產品試用官就是你！