飞轮储能系统硬件在环仿真测试

只看该作者 · 2024-6-28 14:06

飞轮储能系统由三相PWM整流器、飞轮驱动系统和H桥变换电路三个单元组合而成。本篇中我们对飞轮储能系统进行拆分，分别将控制算法与被控电路拓扑部署到基于PPEC平台的真实控制板与EasyGo PXIBox实时仿真器，来进行飞轮储能系统硬件在环仿真测试。

测试系统整体示意图

测试中，使用PPEC平台进行每个单元的控制，使用PXIBox实时仿真器及6500FPGA板卡，来进行1us的小步长电力电子拓扑仿真。将硬件在环测试仿真结果与离线仿真结果对比发现，其控制效果、仿真数据与预期一致。

欢迎感兴趣的工程师们咨询了解，接下来为大家分享本次飞轮储能系统硬件在环仿真测试详情。

一、测试说明

1、测试对象

本片中测试对象为：飞轮储能系统。该系统由三个单元组合而成，且每个单元的控制部分都由PPEC平台进行控制，同时使用EasyGo PXIBox进行仿真拓扑，形成闭环。

飞轮储能系统

单元1：三相PWM整流器。采用恒功率控制策略。

单元2：飞轮驱动系统。内部含2个变换器，一个是半桥buck-boost用于DCDC变换，另一个是三相H桥驱动电机工作。当母线电压高，系统将能量往飞轮中存储，当母线电压低，系统将飞轮能量转变为电能为母线提供能量。

单元3：H桥变换电路。实现电流梯形输出控制。

2、测试系统架构

对飞轮储能系统进行拆分，分别将控制算法与被控电路拓扑部署到基于PPEC平台的真实控制板与EasyGo PXIBox实时仿真器。

系统分割示意图

在测试中，将电路拓扑部分用实时仿真设备PXIBox进行模拟，将控制部分用PPEC平台实现，并将两者通过物理接线的形式进行连接，构成一个闭环系统。

测试系统整体示意图

3、测试系统物理接线

真实物理接线如下图所示。

接线示意图

真实物理接线图

二、测试过程与分析

1、搭建模型

利用Matlab Simulink搭建出飞轮储能系统模型。

EasyGo PXIBox模型

IO配置。用EasyGo嵌入Matlab中的IO配置模块对IO进行配置。同时还可以将需要观测的量引出来，用上位机进行实时观测。

解算器模块配置。解算器模块是用来确认该模型应该部署进哪一部分硬件，或者用哪一种解算模式的。在本次测试中，用到的硬件是PXIBox的6500板卡该板块在机箱的第三板槽中，运行的模型时电力电子拓扑。

2、部署模型

在实时模型搭建好之后，需要用EasyGo Desksim软件进行模型部署。

3、运行模型

点击运行按钮等待模型运行，并通过PPEC平台控制该模型。

测试一：H桥输出为0时仿真波形

H桥输出为0时波形图

测试二：H桥输出为4500A上升沿波形

H桥输出为上升沿时波形图

测试三：H桥输出为4500A下降沿波形

H桥输出为下降沿时波形图

如图上图波形所示，Va、Vb、Vc为三相整流器交流侧电压波形；ia、ib、ic为三相整流器交流侧电流波形；Uhigh和Udc_bus为三相整流器直流侧母线电压波形；ibus三相整流器直流侧母线电流波形；i_lod为H桥输出电流波形；

测试结果：

离线模型中Udc_bus波形图

实时仿真中Udc_bus波形图

离线模型中Iout波形图

实时仿真中Iout下降沿波形图

实时仿真中Iout上升沿波形图

将硬件在环测试仿真结果与离线仿真结果对比发现，其控制效果、仿真数据与预期一致。今天的分享就到这儿啦，欢迎感兴趣的工程师们一起留言沟通。