每相线路电阻;C为直流母线电容，
为微分运算。
[0043] 根据图4所示的拓扑结构，首先根据基尔霍夫电压定律列写回路电压方程，得
[0045]式中，sk(k = a，b，c)为三相桥臂的单极性二值逻辑开关函数:Sk= 1表明上桥臂导 通，下桥臂关断;Sk=O表明下桥臂导通，上桥臂关断。
[0046]考虑三相三线制平衡系统，则有
[0048] 联立以上四个公式，可以得出直流侧负极点至变压器中性点的电压Uno公式为：
[0050]对直流侧电容正极点应用基尔霍夫电流定律，得
[0052]其中，变换器直流侧电流id。为
[0054]从而可以得出变换器采用开关函数描述的数学模型：
[0056]机侧变换器与网侧变换器的建模方法类似，此处不再详述。
[0057] 二、变流器控制器与dSPACE接口电路设计。
[0058]变流器控制器的型号多样，其输入输出接口特性并不完全一致，因此需要设计信 号调理电路进行匹配。接口电路的设计要根据具体控制器的接口具体设计，此处不再赘述。 [0059]三、人机交互界面的搭建。
[0000] 根据实际测试需求用ControlDesk搭建人机交互界面，界面较多，这里不再--给 出。
[0061] 本发明涉及的是风电变流器控制器的测试方法，其将dSPACE配置为风电变流器、 电网、发电机等被控对象，通过接口电路与变流器控制器互联，从而对风电变流器控制器的 硬件及软件进行测试。该测试方法属于半实物仿真，与纯仿真相比，由于控制器是产品级的 控制器，该测试方法能够对控制算法和控制器的硬件进行测试，并且能够对控制代码进行 测试;与现场试验相比，该测试方法方便进行各种极限实验例如断相、短路等可能对变流器 造成损坏的实验、测试费用比较昂贵或者试验条件难以搭建的试验如低电压穿越、高电压 穿越测试、电网适应性测试等。本发明适用于风电变流器控制器软硬件的测试。
[0062]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。
【主权项】
1. 基于dSPACE的风电变流器控制器测试方法，其特征在于:其方法为:将dSPACE配置为 被控对象，通过接口电路与变流器控制器互联，从而对风电变流器控制器的硬件及软件进 行测试;其具体方法如下： 步骤一、利用System Generator搭建被控对象的数学模型，并进行测试，确保数学模型 的准确性； 步骤二、根据dSPACE的硬件接口和风电变流器控制器的接口特性设计接口电路，并进 行测试，确保输入输出接口的可靠性与准确性； 步骤Ξ、将被控对象的数学模型下载至dSPACE的FPGA板卡DS5203中，变流器控制器通 过接口电路与dSPACE互联，并搭建人机交互界面对控制器软硬件进行测试。2. 根据权利要求1所述的基于dSPACE的风电变流器控制器测试方法，其特征在于:步骤 一中，所述搭建被控对象的数学模型采用System Generator软件将Xilinx公司开发的工具 箱嵌入到Simulink库中，来进行建模和仿真。3. 根据权利要求1所述的基于dSPACE的风电变流器控制器测试方法，其特征在于:步骤 Ξ中，所述的被控对象的数学模型下载，需要首先对FPGA代码进行编译，然后利用dSPACE的 实时接口库RTI与Mathworks的RTW共同生成dSPACE需求的可执行代码并下载。4. 根据权利要求1至3任意一项所述的基于dSPACE的风电变流器控制器测试方法，其特 征在于:上述被控对象为风电变流器、电网、发电机。5. 根据权利要求4所述的基于dSPACE的风电变流器控制器测试方法，其特征在于：当被 控对象为风电变流器组时，所述步骤一中，搭建数学模型的被控对象包括双馈电机、转子侧 变流器、直流环节、网侧变流器、电网。6. 根据权利要求5所述的基于dSPACE的风电变流器控制器测试方法，其特征在于:搭建 双馈电机在同步旋转坐标系下的数学模型为：其中，Usd为定子电压d轴分量，Usq为定子电压q轴分量，isd为定子电流d轴分量，isq为定 子电流q轴分量，恥d、4sq分别是磁链的d、q轴分量;Lm、Ls、Lr分别为互感、定转子自感；ωι、《2 分别为同步角速度和转差角速度;D为微分算子，Tem为电磁转矩，Ρ为电机极对数，私为电机 定子电阻、Rr为电机转子电阻。7. 根据权利要求6所述的基于dSPACE的风电变流器控制器测试方法，其特征在于:按照 发电机规定的正方向，运动方程表示为城 上式中化:机械负载转矩;J:转动惯量;Κω:旋转阻力系数;0m:转子转动的机械角度。8. 根据权利要求5所述的基于dSPACE的风电变流器控制器测试方法，其特征在于:搭建 电网的数学模型为： Ξ相源方程为：C7) 记电源电抗为L，电阻值为R，则电网输出电压表示为：(8) 其中：Um为电网相电压幅值，Θ为电网电压A相相位，L为电网等效阻抗的电感值，ea、eb、ec 分别为电网相电压，ia、ib、ic分别为Ξ相入网电流，R为电网等效阻抗的电阻值，4为微分 淑' 运算。9. 根据权利要求5所述的基于dSPACE的风电变流器控制器测试方法，其特征在于:搭建 网侧变换器的数学模型方法如下： 首先，根据基尔霍夫电压定律列写回路电压方程，得(9) 式中，3功立相桥臂的单极性二值逻辑开关函数，其中k = a，b，c:当sk=l表明上桥臂导 通，下桥臂关断；当sk=0表明下桥臂导通，上桥臂关断； 然后，根据Ξ相Ξ线制平衡系统，则有(10) 由公式(9)和公式(10)，得出(11) 此后，对直流侧电容正极点应用基尔霍夫电流定律，得(捣 其中，变换器直流侧电流idc为(13) 最后，得出变换器采用开关函数描述的数学模型：(14) 其中：ea、eb、ec分别为电网电压；ia、ib、ic分别为变换器交流侧输入电流；idc为变换器直 流侧电流；iL为负载电流;Udc为直流母线电压;L为进线电感;R为包括电感电阻在内的每相 线路电阻;C为直流母线电容，UNO为直流侧负极点至变压器中性点的电压。
【专利摘要】本发明公开的是一种基于dSPACE的风电变流器控制器测试方法，涉及一种风电变流器控制器的测试方法，其方法为：将dSPACE配置为风电变流器、电网、发电机等被控对象，通过接口电路与变流器控制器互联，从而对风电变流器控制器的硬件及软件进行测试。该测试方法属于半实物仿真，与纯仿真相比，由于控制器是产品级的控制器，该测试方法能够对控制算法和控制器的硬件进行测试，并且能够对控制代码进行测试；与现场试验相比，该测试方法方便进行各种极限实验例如断相、短路等可能对变流器造成损坏的实验、测试费用比较昂贵或者试验条件难以搭建的试验如低电压穿越、高电压穿越测试、电网适应性测试等。本发明适用于风电变流器控制器软硬件的测试。
【IPC分类】G06F11/36, G06F17/50, G01R31/26
【公开号】CN105550115
【申请号】CN201511004017
【发明人】瞿兴鸿, 王瑞, 邵宜祥, 张侃, 孙素娟, 王磊, 刘洋, 黄勇, 徐威
【申请人】国电南瑞科技股份有限公司, 江苏省电力公司, 国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国电南瑞南京控制系统有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月28日