充電機的硬件在環測試系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種充電機的硬件在環測試系統。該系統包括：電力系統模擬器，用于根據電力系統的電力模型模擬電力系統，并產生模擬電網信號，其中，模擬電網信號為根據電力模型輸出的電力信號；以及功率放大器，與電力系統模擬器和充電機相連接，用于根據模擬電網信號執行功率放大，產生與充電機的功率等級相同的測試電壓，其中，充電機用于根據測試電壓執行功能測試。通過本發明，解決了相關技術中的硬件在環測試方法不能對充電機在接入電力系統之后執行整機功能測試的問題。
【專利說明】
充電機的硬件在環測試系統
技術領域
[0001]本發明涉及電力領域，具體而言，涉及一種充電機的硬件在環測試系統。
【背景技術】
[0002]充電機可以接入電力系統，利用電力系統的電能對電力電子設備執行充放電，例如，電動汽車在通過充電機接入電網之后，充電機可以通過電網提供的電源對電動汽車的蓄電池執行充電，或者，也可以對電動汽車的蓄電池執行放電，將電能反饋至電網。隨著電動汽車數量的變多，電動汽車接入電網之后的互相影響也隨之加深，電動汽車的充電過程，以及電動汽車作為儲能系統向電網或者微網輸送電能(Vehicle to Grid，簡稱V2G)，都是目前研究的熱點和重點問題。充電機是電動汽車和電網之間電能流通的橋梁，也是實現電能流通過程的重要部件。出于能快速為電池組充電又能及時向電網反向饋送能量的功能要求，充電機的設計和控制更為復雜，需要進行大量的測試和實驗。但考慮到電網的安全性和穩定性，較難在實際的電網上對電動汽車的充電機進行各種實驗和測試。
[0003]硬件在環測試是對充電機接入電網之后的運行狀態進行測試的常用測試方法，硬件在環測試是通過實時處理器對硬件對象的仿真模型執行運算來模擬實際的運行狀態。現有技術中對充電機進行硬件在環測試對充電機和電網的數學模型有比較大的簡化，并且，通常是采用計算機模擬電力系統及電網的各種工況，而計算機輸出的信號為信號級的弱電信號，無法對充電機進行整機測試，僅能測試充電機的弱電控制器。
[0004]針對相關技術中的硬件在環測試方法不能對充電機在接入電力系統之后執行整機功能測試的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
【發明內容】
[0005]本發明的主要目的在于提供一種充電機的硬件在環測試系統，以解決相關技術中的硬件在環測試方法不能對充電機在接入電力系統之后執行整機功能測試的問題。
[0006]為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種充電機的硬件在環測試系統。該系統包括:電力系統模擬器，用于根據電力系統的電力模型模擬電力系統，并產生模擬電網信號，其中，模擬電網信號為根據電力模型輸出的電力信號；以及功率放大器，與電力系統模擬器和充電機相連接，用于根據模擬電網信號執行功率放大，產生與充電機的功率等級相同的測試電壓，其中，充電機用于根據測試電壓執行功能測試。
[0007]進一步地，該系統還包括:反饋電路，連接在功率放大器與充電機之間，用于檢測測試電壓，得到反饋信號，其中，電力系統模擬器與反饋電路相連接，用于根據反饋信號產生模擬電網信號。
[0008]進一步地，電力系統模擬器包括:可控電流源，與反饋電路相連接，用于根據反饋信號產生可控電流，其中，可控電流用于模擬充電機的電流，電力系統模擬器用于根據可控電流產生模擬電網信號。
[0009]進一步地，電力系統模擬器還包括:電壓表，與可控電流源和功率放大器相連接，用于檢測可控電流源兩端的電壓并將檢測結果作為模擬電網信號。
[0010]進一步地，反饋電路為電流傳感器，電流傳感器用于檢測測試電壓的電流。
[0011 ]進一步地，該系統還包括:電池組，與充電機相連接，用于在充電機執行充電時存儲電能。
[0012]進一步地，該系統還包括:充電機，與功率放大器和電池組相連接，充電機為單向充電機或雙向充電機，其中，單向充電機用于對電池組執行充電，雙向充電機用于對電池組執行充電和放電。
[0013]進一步地，該系統還包括:交流電源，與功率放大器相連接，用于向功率放大器提供用于放大模擬電網信號的功率的電能。
[0014]進一步地，該系統還包括:1/0板卡，連接在電力系統模擬器與功率放大器之間，用于將模擬電網信號轉換為電壓指令，其中，功率放大器用于根據電壓指令執行功率放大。
[0015]進一步地，電力系統模擬器包括:模擬電源，用于模擬電力系統提供的電源;第一變壓器，與模擬電網相連接;輸電線路，與變壓器相連接；以及第二變壓器，與輸電線路和功率放大器相連接。
[0016]本發明通過功率放大器放大用于模擬電力系統的電力系統模擬器輸出的模擬電網信號，將信號級的信號放大至與充電機的功率等級相同的測試電壓，充電機可以根據測試電壓執行功能測試，解決了相關技術中的硬件在環測試方法不能對充電機在接入電力系統之后執行整機功能測試的問題，進而達到了可以對充電機在接入電力系統之后執行整機功能測試的效果。
【附圖說明】
[0017]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0018]圖1是根據本發明第一實施例的充電機的硬件在環測試系統的示意圖；
[0019]圖2是根據本發明第二實施例的充電機的硬件在環測試系統的示意圖；以及
[0020]圖3是根據本發明實施例的電力系統模擬器的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0022]為了使本技術領域的人員更好地理解本申請方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。
[0023]需要說明的是，本申請的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本申請的實施例。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。
[0024]本發明的實施例提供了一種充電機的硬件在環測試系統。
[0025]圖1是根據本發明第一實施例的充電機的硬件在環測試系統的示意圖。如圖1所示，該系統包括電力系統模擬器10和功率放大器20。
[0026]電力系統模擬器1用于根據電力系統的電力模型模擬電力系統，并產生模擬電網信號，其中，模擬電網信號為根據電力模型輸出的電力信號。
[0027]電力系統模擬器10可以是計算機，通過輸入根據理想情況簡化后的電力系統的電力模型模擬電力系統的運行，輸出模擬電網信號，該模擬電網信號為計算機輸出的信號級的模擬信號。
[0028]電力系統模擬器10也可以包括電力系統的模擬器件，通過多個模擬器件模擬電力系統中的某些組成部分。
[0029 ]例如，電力系統模擬器1可以包括變壓器、輸電線路模擬器、RC濾波器等等部件以模擬實際的電力系統。
[0030]相較于僅采用輸入簡化的電力模型的計算機模擬電力系統，采用模擬器件模擬電力系統與實際電力系統的運行更相似，能夠更好地模擬電力系統的實際運行狀態。
[0031]功率放大器20與電力系統模擬器10和充電機相連接，用于根據模擬電網信號執行功率放大，產生與充電機的功率等級相同的測試電壓，其中，充電機用于根據測試電壓執行功能測試。
[0032]功率放大器20根據模擬電網信號執行功率放大可以是直接將模擬電網信號放大為與充電機的功率等級相同的電壓，也可以功率放大器20自身的輸入端配置有低電壓，將模擬電網信號作為一個輸入的指令信號，控制功率放大器20切換功率放大等級，將輸入端的低電壓放大為與充電機的功率等級相同的電壓。
[0033]該實施例提供的充電機的硬件在環測試系統，通過功率放大器20放大用于模擬電力系統的電力系統模擬器10輸出的模擬電網信號，將信號級的信號放大至與充電機的功率等級相同的測試電壓，充電機可以根據測試電壓執行功能測試，解決了相關技術中的硬件在環測試方法不能對充電機在接入電力系統之后執行整機功能測試的問題，進而達到了可以對充電機在接入電力系統之后執行整機功能測試的效果。
[0034]該系統還可以包括反饋電路，反饋電路可以用于檢測功率放大器20輸出至充電機的測試電壓，連接在功率放大器20與充電機之間，在檢測到測試電壓之后，得到反饋信號。
[0035]反饋信號攜帶有功率放大器20輸出至充電機的測試電壓的信息，可以是測試電壓的電壓值、電流值或功率值等等。具體而言，反饋電路可以是電流傳感器，檢測測試電壓的電流。
[0036]電力系統模擬器10與反饋電路相連接，可以根據反饋信號產生模擬電網信號。可選地，如果電力系統模擬器10是計算機，電力系統模擬器10可以根據模擬電力系統的電力模型對反饋電路檢測測試電壓得到的反饋信號執行計算，輸出模擬電網信號，以模擬實際的電力系統的運行狀態;如果電力系統模擬器10包括模擬實際電力系統的多個模擬器件，則電力系統模擬器10可以模擬出電力系統的實際運行狀態，輸出一個信號級的模擬電網信號以對接入電力系統模擬器1的充電機做出響應。
[0037]優選地，電力系統模擬器10可以包括模擬電源，第一變壓器，輸電線路和第二變壓器。這些器件可以用于模擬電力系統的部分電力模型。模擬電源可以模擬電力系統提供的電源，第一變壓器與模擬電網相連接，輸電線路與變壓器相連接，第二變壓器與輸電線路和功率放大器20相連接。
[0038]電力系統模擬器10可以包括可控電流源，可控電流源與反饋電路相連接，可以根據反饋信號產生可控電流以模擬充電機的電流，電力系統模擬器10的其它部件可以根據可控電流產生模擬電網信號。
[0039]電力系統模擬器10還可以包括電壓表，檢測電力系統模擬器10加載在可控電流源兩端的電壓，由于可控電流源可以模擬充電機，電力系統模擬器10加載在可控電流源兩端的電壓即為模擬的電力系統加在充電機上的電壓，電壓表在檢測之后得到的檢測結果可以作為模擬電網信號輸出至功率放大器20。其中，電壓表與可控電流源和功率放大器20相連接。
[0040]作為該實施例的一種優選實施方式，系統中還可以包括上述的用于執行功能測試的充電機，充電機與功率放大器20相連接。
[0041 ]該系統中還可以包括電池組，電池組與充電機相連接，用于在充電機執行充電時存儲電能。
[0042]可選地，充電機可以是單向充電機或雙向充電機。單向充電機可以對電池組執行充電，雙向充電機可以對電池組執行充電和放電，在同一時刻，雙向充電機可以對電池組執行充電或放電。
[0043]該系統還可以包括交流電源，交流電源與功率放大器20相連接，用于向功率放大器20提供用于放大模擬電網信號的功率的電能。
[0044]可選地，該系統還可以包括I/0板卡，連接在電力系統模擬器1與功率放大器20之間，用于將模擬電網信號轉換為電壓指令，其中，功率放大器20用于根據電壓指令執行功率放大。
[0045]圖2是根據本發明第二實施例的充電機的硬件在環測試系統的示意圖。該實施例可以作為上述第一實施例的優選實施方式，如圖2所示，該系統包括電力系統模擬器10，功率放大器20，充電機30，電池組40，交流電源50和電流傳感器60。
[0046]電力系統模擬器10可以是包括多核CPU的計算機，用于模擬電網的電力模型。電力系統模擬器10的模擬輸出端輸出電壓指令至功率放大器20。功率放大器20與電力系統模擬器10相連接，功率放大器20的模擬輸入端接收電壓指令，并根據電壓指令執行功率放大，在功率放大器20的A、B、C三相交流輸出端輸出與充電機30的功率等級相同的三相電壓。充電機30與功率放大器20相連接，通過充電機30的A、B、C三個端口分別接收功率放大器20輸出的A、B、C三相電壓。充電機30根據功率放大器20輸出的三相電壓執行充電機30的功能測試，電池組40與充電機30相連接，可以儲存電能，可以在充電機30執行充電的時候儲存電能，在充電機30執行放電的時候將儲存的電能提供給充電機30。交流電源50用于與功率放大器20通過a、b、c三相電線與功率放大器20相連接，向功率放大器20提供電能，功率放大器20可以利用交流電源50的電能執行功率放大。三個電流傳感器60可以分別設置在功率放大器20和充電機30之間的三相電線上，并與電力系統模擬器10相連接，將測量的電流測量值反饋至電力系統模擬器10的模擬輸入端。
[0047]該實施例提供的充電機的硬件在環測試系統，通過功率放大器20放大用于模擬電力系統的電力系統模擬器10輸出的電壓指令，向充電機30輸出與充電機30的功率等級相同的測試電壓，充電機30可以根據測試電壓執行功能測試，解決了相關技術中的硬件在環測試方法不能對充電機在接入電力系統之后執行整機功能測試的問題，進而達到了可以對充電機在接入電力系統之后執行整機功能測試的效果。
[0048]圖3是根據本發明實施例的電力系統模擬器的示意圖。如圖3所示，電力系統模擬器可以包括無窮大電源11，變壓器12，輸電線路13，變壓器14，RC濾波器15，可控電流源16和電壓表17。
[0049]無窮大電源11用于模擬電力系統的電源，變壓器12與無窮大電源11相連接，用于對模擬的電力系統中的電源執行升降壓處理，輸電線路13與變壓器12相連接，用于模擬電力系統中的輸電線路，變壓器14與輸電線路13相連接，用于對輸電線路輸出的電壓執行升降壓處理，RC濾波器15與變壓器14相連接。可控電流源16與變壓器14和RC濾波器15通過兩個信號輸入端接收反饋電路反饋的信號，根據反饋電路反饋的信號模擬充電機，電壓表17用于檢測可控電流源16兩端的電壓，并可以通過兩個信號輸出端輸出檢測到的可控電流源16的電壓值的信號。
[0050]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種充電機的硬件在環測試系統，其特征在于，包括: 電力系統模擬器，用于根據電力系統的電力模型模擬所述電力系統，并產生模擬電網信號，其中，所述模擬電網信號為根據所述電力模型輸出的電力信號；以及 功率放大器，與所述電力系統模擬器和充電機相連接，用于根據所述模擬電網信號執行功率放大，產生與所述充電機的功率等級相同的測試電壓，其中，所述充電機用于根據所述測試電壓執行功能測試。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括: 反饋電路，連接在所述功率放大器與所述充電機之間，用于檢測所述測試電壓，得到反饋信號， 其中，所述電力系統模擬器與所述反饋電路相連接，用于根據所述反饋信號產生所述模擬電網信號。3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述電力系統模擬器包括: 可控電流源，與所述反饋電路相連接，用于根據所述反饋信號產生可控電流，其中，所述可控電流用于模擬所述充電機的電流，所述電力系統模擬器用于根據所述可控電流產生所述模擬電網信號。4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，所述電力系統模擬器還包括: 電壓表，與所述可控電流源和所述功率放大器相連接，用于檢測所述可控電流源兩端的電壓并將檢測結果作為所述模擬電網信號。5.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述反饋電路為電流傳感器，所述電流傳感器用于檢測所述測試電壓的電流。6.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括: 電池組，與所述充電機相連接，用于在所述充電機執行充電時存儲電能。7.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述系統還包括: 所述充電機，與所述功率放大器和所述電池組相連接，所述充電機為單向充電機或雙向充電機，其中，所述單向充電機用于對所述電池組執行充電，所述雙向充電機用于對所述電池組執行充電和放電。8.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括: 交流電源，與所述功率放大器相連接，用于向所述功率放大器提供用于放大所述模擬電網信號的功率的電能。9.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括: I/o板卡，連接在所述電力系統模擬器與所述功率放大器之間，用于將所述模擬電網信號轉換為電壓指令，其中，所述功率放大器用于根據所述電壓指令執行功率放大。10.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述電力系統模擬器包括: 模擬電源，用于模擬所述電力系統提供的電源； 第一變壓器，與所述模擬電網相連接； 輸電線路，與所述變壓器相連接；以及 第二變壓器，與所述輸電線路和所述功率放大器相連接。
【文檔編號】G01R31/00GK105891647SQ201610417686
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月14日
【發明人】焦然, 張寶群, 馬龍飛, 宮成, 楊爍
【申請人】國網北京市電力公司, 國家電網公司