开放式交直流电力电子研究与实验平台

一、概述

开放式交直流电力电子研究与实验平台可以广泛应用于科研单位、教学机构、高级电工培训中心等场合。平台中直流侧可接入模拟直流电源，用于模拟光伏发电和储能系统，交流侧可并入三相电网，变流器可以并网运行或离网运行，可以有效模拟光伏逆变器、储能变流器、电动汽车充电桩、电力电子变压器等多类型装置。

平台电力电子技术实训系统内容丰富，融合了当前的教学实验理念和企业项目研发流程，具有模块化、数字化、开放性等技术特点。

开放式交直流电力电子研究与实验平台的建设可以极大地提高高职院校、企业、科研院所等研究人员在新能源发电技术及电力电子与电能变化技术等方面的研究水平，节省成本，缩短研发周期，提高经济效益。

本产品可以方便的监测系统参数的变化，有利于用户对自己的控制策略和控制算法的检验。另外，为了方便用户的使用，本系统提供多种产品典型应用程序包，可以方便用户快速搭建不同场景研究实验系统，缩短研发周期，降低研发成本。

二、平台创新点

电力电子技术与电气工程、信息工程、控制工程三大学科紧密交叉，是连接弱电和强电的桥梁，是目前最活跃、发展最快的新兴学科之一，是新能源发电和电力传动研究的关键技术，也是高等院校电气信息类专业学生必须掌握的内容和技能。

高校电力电子技术课程涵盖了器件、电路、控制等内容，电力电子实践教学平台应能适应科技、生产发展的需要。传统厂家提供的逆变器、变流器等产品其主电路及控制算法均为封闭设计，可视性较差，且内部电路均已接好，无法更改内部拓扑和控制算法，极大的限制了学生创新开发思维，难以发挥学生主观能动性。

开放式交直流电力电子研究与实验平台具有模块化、数字化、开放性等特点，完全满足本科生和研究生对相关实验实训要求，对教师的科研工作也有一定的帮助，满足了学校教学、实验、研究一体化需求。通过该平台，学生可对完整的电力电子电路的结构基本原理建立一个较为全面的认识，对电力电子电路中的驱动电路、检测电路、控制电路等内容有直观的认识。

交直流透明化实验平台可以为企业研发交直流电力电子装置提供通用研发、测试、验证平台,可以满足企业对新产品研发的需求。

三、产品特点

交直流透明化实验平台产品内部包含有两台DC/DC和两台DC/AC变流器和测控监测机柜，具有以下性能特点：

Ø 高速DSP微处理器，纯正弦输出，稳定同步并网，输出谐波量小，实现对系统的精确智能化控制；

Ø 宽直流输入电压范围，提高发电效益；

Ø DSP数字化矢量控制，性能优异；

Ø 带有工频隔离变压器，提高电力系统的安全性和稳定性；

Ø 采用Infineon低功耗IGBT作为系统能量转换的主要开关器件，实现高系统功率运行；

Ø 全面完善的故障保护措施；

Ø 模块化设计，便于安装维护；

Ø 本地触摸屏监控界面，实时显示、操作便捷；

Ø 标配RS485通讯接口，采用MODBUS标准协议；

四、技术参数

DC/AC技术参数表              DC/DC技术参数表

五、典型应用

搭建“开放式交直流电力电子研究试验平台”的过程中，总结了12种基础性应用程序包。它们可以任意切换的产品电力工况模式，为用户研究电力电子产品提供一套无可比拟的便携工具。

同时，随着平台应用开发的进展，根据市场需要我们将陆续推出更多的应用程序包，如：虚拟同步发电机模式、电能质量治理模式、串并联切换模式、能量路由器模式等。

1. 基础应用

Ø离网V/F控制模式：用户根据负载应用需求配置输出电压，三相储能变流器可实现满载与空载之间的相互切换（220V）。

Ø 并网PQ控制模式：用户根据功率应用需求配置输出P与Q，变流器经220:380隔离变压器后并网，测试变流器运行状态。

Ø 并网定电压充电控制模式：当直流侧带载时，可根据直流负载需求配置电压给定值。使用三相储能变流器工作于此模式时，配置直流侧电压给定模式，测试变流器运行状态。

Ø 并网定电流充电控制模式：当带载时，根据直流负载需求配置直流电压给定值。应用三相储能变流器工作于此模式时，配置直流侧电流给定，测试变流器运行状态。

Ø 直流侧输出稳压控制模式：斩波变流器具有升压功能，可根据负载应用需求配置输出电压。测试斩波变流器可靠性、稳定性及满载与空载之间的相互切换时的响应能力。

Ø 电池侧恒压充电控制模式：斩波变流器具有降压功能，用户根据负载应用需求配置输出电压。测试斩波变流器可靠性、稳定性及满载与空载之间的相互切换时的响应能力。

Ø 电池侧恒流充电控制模式：斩波变流器具有恒流充放电功能，可根据负载应用需求配置直流输出电流。测试斩波变流器运行状态。

Ø MPPT控制模式：斩波变流器工作在MPPT模式时，验证斩波器最大功率跟踪效果。

Ø 功率波动抑制控制模式：可利用超级电容的性能特点实现对电网能量进行管理，解决供电系统存在用电负荷和电能供应不平衡问题，以满足电网峰值负荷的需要。

Ø 电动汽车充放电控制模式：利用本平台，在DC/AC逆变器交流侧接入电网，在DC/DC低压侧接入电池模拟器，可以测试电动汽车充放电控制方法。

Ø 微电网并网工作模式：双向DC/AC逆变器并网运行在P/Q模式下，可以测试微电网在并网模式下的运行控制方法和能量管理策略。

Ø 微电网离网工作模式：双向DC/AC逆变器与电网断开连接，运行在V/F模式下，通过协调控制维持微电网内部功率平衡，可以测试微电网在离网模式下的运行控制方法和能量管理策略。

变流器机柜 & 测控监测机柜

2. 高级应用

Ø 虚拟同步发电机模式：在DC/DC输入侧分别接入光伏和储能电池，通过DC/AC逆变器接入电网，即可模拟虚拟同步发电机对控制方式及控制特性进行测试。

Ø 电能质量治理模式：通过DC/DC和DC/AC通过开关组合后，使用算法包设置DC/AC运行在电能质量治理模式，满足测试无功补偿及谐波治理功能的需求。

Ø 能量路由器模式：通过本平台的DC/DC和DC/AC开关进行组合后，设置DC/DC负载侧控制不同电压输出，用来测试能量路由器电能变换、变压、变流和电能质量控制等不同功能。

Ø 串/并联切换模式：对多组DC/DC和DC/AC的开关进行串并联级联测试，测试不同应用模式下直流源直接经逆变并网和通过DC/DC升压之后再逆变并网整体效率及控制方法的不同。

开放式交直流电力电子研究与实验平台可以方便的监测系统参数的变化，有利于用户对自己的控制策略和控制算法的检验。另外，为了方便用户的研究使用，本系统提供多种产品典型应用程序包，可以方便用户快速搭建不同场景研究试验系统，缩短研发周期，降低研发成本。

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