開放式交直流電力電子研究與實驗平臺
一、概述
開放式交直流電力電子研究與實驗平臺可以廣泛應(yīng)用于科研單位、教學機構(gòu)、高級電工培訓(xùn)中心等場合。平臺中直流側(cè)可接入模擬直流電源，用于模擬光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)，交流側(cè)可并入三相電網(wǎng)，變流器可以并網(wǎng)運行或離網(wǎng)運行，可以有效模擬光伏逆變器、儲能變流器、電動汽車充電樁、電力電子變壓器等多類型裝置。
平臺電力電子技術(shù)實訓(xùn)系統(tǒng)內(nèi)容豐富，融合了當前的教學實驗理念和企業(yè)項目研發(fā)流程，具有模塊化、數(shù)字化、開放性等技術(shù)特點。
開放式交直流電力電子研究與實驗平臺的建設(shè)可以極大地提高高職院校、企業(yè)、科研院所等研究人員在新能源發(fā)電技術(shù)及電力電子與電能變化技術(shù)等方面的研究水平，節(jié)省成本，縮短研發(fā)周期，提高經(jīng)濟效益。
本產(chǎn)品可以方便的監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)的變化，有利于用戶對自己的控制策略和控制算法的檢驗。另外，為了方便用戶的使用，本系統(tǒng)提供多種產(chǎn)品典型應(yīng)用程序包，可以方便用戶快速搭建不同場景研究實驗系統(tǒng)，縮短研發(fā)周期，降低研發(fā)成本。
二、平臺創(chuàng)新點
電力電子技術(shù)與電氣工程、信息工程、控制工程三大學科緊密交叉，是連接弱電和強電的橋梁，是目前最活躍、發(fā)展最快的新興學科之一，是新能源發(fā)電和電力傳動研究的關(guān)鍵技術(shù)，也是高等院校電氣信息類專業(yè)學生必須掌握的內(nèi)容和技能。
高校電力電子技術(shù)課程涵蓋了器件、電路、控制等內(nèi)容，電力電子實踐教學平臺應(yīng)能適應(yīng)科技、生產(chǎn)發(fā)展的需要。傳統(tǒng)廠家提供的逆變器、變流器等產(chǎn)品其主電路及控制算法均為封閉設(shè)計，可視性較差，且內(nèi)部電路均已接好，無法更改內(nèi)部拓撲和控制算法，極大的限制了學生創(chuàng)新開發(fā)思維，難以發(fā)揮學生主觀能動性。
開放式交直流電力電子研究與實驗平臺具有模塊化、數(shù)字化、開放性等特點，完全滿足本科生和研究生對相關(guān)實驗實訓(xùn)要求，對教師的科研工作也有一定的幫助，滿足了學校教學、實驗、研究一體化需求。通過該平臺，學生可對完整的電力電子電路的結(jié)構(gòu)基本原理建立一個較為全面的認識，對電力電子電路中的驅(qū)動電路、檢測電路、控制電路等內(nèi)容有直觀的認識。
交直流透明化實驗平臺可以為企業(yè)研發(fā)交直流電力電子裝置提供通用研發(fā)、測試、驗證平臺,可以滿足企業(yè)對新產(chǎn)品研發(fā)的需求。
三、產(chǎn)品特點
交直流透明化實驗平臺產(chǎn)品內(nèi)部包含有兩臺DC/DC和兩臺DC/AC變流器和測控監(jiān)測機柜，具有以下性能特點：
? 高速DSP微處理器，純正弦輸出，穩(wěn)定同步并網(wǎng)，輸出諧波量小，實現(xiàn)對系統(tǒng)的精確智能化控制；
? 寬直流輸入電壓范圍，提高發(fā)電效益；
? DSP數(shù)字化矢量控制，性能優(yōu)異；
? 帶有工頻隔離變壓器，提高電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性；
? 采用Infineon低功耗IGBT作為系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換的主要開關(guān)器件，實現(xiàn)高系統(tǒng)功率運行；
? 全面完善的故障保護措施；
? 模塊化設(shè)計，便于安裝維護；
? 本地觸摸屏監(jiān)控界面，實時顯示、操作便捷；
? 標配RS485通訊接口，采用MODBUS標準協(xié)議；
四、技術(shù)參數(shù)
DC/AC技術(shù)參數(shù)表 DC/DC技術(shù)參數(shù)表
五、典型應(yīng)用
搭建“開放式交直流電力電子研究試驗平臺”的過程中，總結(jié)了12種基礎(chǔ)性應(yīng)用程序包。它們可以任意切換的產(chǎn)品電力工況模式，為用戶研究電力電子產(chǎn)品提供一套無可比擬的便攜工具。
同時，隨著平臺應(yīng)用開發(fā)的進展，根據(jù)市場需要我們將陸續(xù)推出更多的應(yīng)用程序包，如：虛擬同步發(fā)電機模式、電能質(zhì)量治理模式、串并聯(lián)切換模式、能量路由器模式等。
1. 基礎(chǔ)應(yīng)用
?離網(wǎng)V/F控制模式：用戶根據(jù)負載應(yīng)用需求配置輸出電壓，三相儲能變流器可實現(xiàn)滿載與空載之間的相互切換（220V）。
? 并網(wǎng)PQ控制模式：用戶根據(jù)功率應(yīng)用需求配置輸出P與Q，變流器經(jīng)220:380隔離變壓器后并網(wǎng)，測試變流器運行狀態(tài)。
? 并網(wǎng)定電壓充電控制模式：當直流側(cè)帶載時，可根據(jù)直流負載需求配置電壓給定值。使用三相儲能變流器工作于此模式時，配置直流側(cè)電壓給定模式，測試變流器運行狀態(tài)。
? 并網(wǎng)定電流充電控制模式：當帶載時，根據(jù)直流負載需求配置直流電壓給定值。應(yīng)用三相儲能變流器工作于此模式時，配置直流側(cè)電流給定，測試變流器運行狀態(tài)。
? 直流側(cè)輸出穩(wěn)壓控制模式：斬波變流器具有升壓功能，可根據(jù)負載應(yīng)用需求配置輸出電壓。測試斬波變流器可靠性、穩(wěn)定性及滿載與空載之間的相互切換時的響應(yīng)能力。
? 電池側(cè)恒壓充電控制模式：斬波變流器具有降壓功能，用戶根據(jù)負載應(yīng)用需求配置輸出電壓。測試斬波變流器可靠性、穩(wěn)定性及滿載與空載之間的相互切換時的響應(yīng)能力。
? 電池側(cè)恒流充電控制模式：斬波變流器具有恒流充放電功能，可根據(jù)負載應(yīng)用需求配置直流輸出電流。測試斬波變流器運行狀態(tài)。
? MPPT控制模式：斬波變流器工作在MPPT模式時，驗證斬波器最大功率跟蹤效果。
? 功率波動抑制控制模式：可利用超級電容的性能特點實現(xiàn)對電網(wǎng)能量進行管理，解決供電系統(tǒng)存在用電負荷和電能供應(yīng)不平衡問題，以滿足電網(wǎng)峰值負荷的需要。
? 電動汽車充放電控制模式：利用本平臺，在DC/AC逆變器交流側(cè)接入電網(wǎng)，在DC/DC低壓側(cè)接入電池模擬器，可以測試電動汽車充放電控制方法。
? 微電網(wǎng)并網(wǎng)工作模式：雙向DC/AC逆變器并網(wǎng)運行在P/Q模式下，可以測試微電網(wǎng)在并網(wǎng)模式下的運行控制方法和能量管理策略。
? 微電網(wǎng)離網(wǎng)工作模式：雙向DC/AC逆變器與電網(wǎng)斷開連接，運行在V/F模式下，通過協(xié)調(diào)控制維持微電網(wǎng)內(nèi)部功率平衡，可以測試微電網(wǎng)在離網(wǎng)模式下的運行控制方法和能量管理策略。
變流器機柜 & 測控監(jiān)測機柜
2. 高級應(yīng)用
? 虛擬同步發(fā)電機模式：在DC/DC輸入側(cè)分別接入光伏和儲能電池，通過DC/AC逆變器接入電網(wǎng)，即可模擬虛擬同步發(fā)電機對控制方式及控制特性進行測試。
? 電能質(zhì)量治理模式：通過DC/DC和DC/AC通過開關(guān)組合后，使用算法包設(shè)置DC/AC運行在電能質(zhì)量治理模式，滿足測試無功補償及諧波治理功能的需求。
? 能量路由器模式：通過本平臺的DC/DC和DC/AC開關(guān)進行組合后，設(shè)置DC/DC負載側(cè)控制不同電壓輸出，用來測試能量路由器電能變換、變壓、變流和電能質(zhì)量控制等不同功能。
? 串/并聯(lián)切換模式：對多組DC/DC和DC/AC的開關(guān)進行串并聯(lián)級聯(lián)測試，測試不同應(yīng)用模式下直流源直接經(jīng)逆變并網(wǎng)和通過DC/DC升壓之后再逆變并網(wǎng)整體效率及控制方法的不同。
開放式交直流電力電子研究與實驗平臺可以方便的監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)的變化，有利于用戶對自己的控制策略和控制算法的檢驗。另外，為了方便用戶的研究使用，本系統(tǒng)提供多種產(chǎn)品典型應(yīng)用程序包，可以方便用戶快速搭建不同場景研究試驗系統(tǒng)，縮短研發(fā)周期，降低研發(fā)成本。
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