雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)及方法。本發(fā)明中，包括：測(cè)試上位機(jī)、仿真機(jī)以及雙向充放電機(jī)控制器；測(cè)試上位機(jī)與仿真機(jī)連接，用于將仿真模型傳輸至仿真機(jī)；其中，仿真模型包括：電網(wǎng)模型、雙向充放電機(jī)模型，電池模型；仿真機(jī)通信連接于雙向充放電機(jī)控制器；雙向充放電機(jī)控制器與電網(wǎng)模型、雙向充放電機(jī)模型、電池模型組成閉環(huán)運(yùn)行測(cè)試回路；仿真機(jī)用于獲取雙向充放電機(jī)控制器的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將獲取的運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)送至測(cè)試上位機(jī)；仿真機(jī)還用于向雙向充放電機(jī)控制器發(fā)送仿真信號(hào)。本發(fā)明還提供了一種雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試方法。本發(fā)明使得雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試易于實(shí)施，測(cè)試效率得到提高，同時(shí)還可以降低測(cè)試成本。
【專利說明】
雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在，大多數(shù)電動(dòng)車都是通過充電粧取電，并不能把汽車電池中的電反饋給電網(wǎng)。然而，隨著電動(dòng)車產(chǎn)銷量的逐漸增加，電動(dòng)車使用量會(huì)越來越大。由于大部分的電動(dòng)汽車平均有95%的時(shí)間都是停泊著，如果它們的電池可以將電能流向電網(wǎng)，這樣每輛車就可以創(chuàng)造不菲的價(jià)值。V2G(Vihecle to grid的簡(jiǎn)稱，電動(dòng)車到電網(wǎng)雙向充放電)技術(shù)就是希望將電動(dòng)汽車電池中多余的電量返還給電網(wǎng)(稱為并網(wǎng))。這樣在汽車閑置的時(shí)候，可以將多余的電能還給電網(wǎng)做年能調(diào)度，削峰填谷。
[0003]目前的汽車充電機(jī)都是單向的，只能給汽車充電，但是不支持汽車給電網(wǎng)充電。如果要實(shí)現(xiàn)V2G理論，就必須有雙向充電機(jī)的支持。雙向充電機(jī)的工作過程描述如下:電動(dòng)汽車充電時(shí)，由三相電網(wǎng)輸入電能，經(jīng)過變流器將交流電壓化為直流，濾波后通過DC/DC變換器降壓為一個(gè)適宜充電的電壓，為電動(dòng)汽車電池組進(jìn)行充電；當(dāng)蓄電池組放電時(shí)，與此過程恰好相反，電池組經(jīng)DC/DC變換器升壓，然后通過變流器將直流逆變?yōu)榻涣?，將多余的能量反饋回電網(wǎng)。伴隨著充電技術(shù)和電網(wǎng)的發(fā)展，面臨雙向充放電機(jī)及其控制器的開發(fā)和測(cè)試問題。
[0004]對(duì)于產(chǎn)品級(jí)控制器需要進(jìn)行閉環(huán)測(cè)試，傳統(tǒng)的測(cè)試方法通常是搭建實(shí)體測(cè)試平臺(tái)，對(duì)于本發(fā)明涉及的雙向充放電機(jī)控制器，搭建實(shí)體測(cè)試臺(tái)架需要包含電網(wǎng)、雙向充放電機(jī)、電池等大規(guī)模電力設(shè)備，不僅投入成本難以想象，在實(shí)際操作上也難以實(shí)現(xiàn)。
[0005]目前存在的充電機(jī)控制器，絕大多數(shù)是將電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)能電池中，是單向的。本發(fā)明所述的雙向充放電機(jī)控制器，目前市面還未有實(shí)際產(chǎn)品，對(duì)于未來可能出現(xiàn)的雙向電機(jī)控制器，可利用本發(fā)明所設(shè)計(jì)的測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)及方法，使得雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試易于實(shí)施，測(cè)試效率得到提高，同時(shí)還可以降低測(cè)試成本。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)，包括:測(cè)試上位機(jī)、仿真機(jī)以及雙向充放電機(jī)控制器;所述測(cè)試上位機(jī)與所述仿真機(jī)連接，用于將仿真模型傳輸至所述仿真機(jī);其中，所述仿真模型包括:電網(wǎng)模型、雙向充放電機(jī)模型，電池模型;所述仿真機(jī)通信連接于所述雙向充放電機(jī)控制器;所述雙向充放電機(jī)控制器與所述電網(wǎng)模型、雙向充放電機(jī)模型，電池模型組成閉環(huán)運(yùn)行測(cè)試回路;所述仿真機(jī)用于獲取所述雙向充放電機(jī)控制器的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將獲取的所述運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)送至所述測(cè)試上位機(jī);所述仿真機(jī)還用于向所述雙向充放電機(jī)控制器發(fā)送仿真信號(hào)。
[0008]本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試方法，包括:搭建所述雙向充放電機(jī)控制器的仿真測(cè)試系統(tǒng)；其中，所述測(cè)試系統(tǒng)包括:仿真機(jī)、雙向充放電機(jī)控制器和測(cè)試上位機(jī)，所述仿真機(jī)分別通信連接于所述雙向充放電機(jī)控制器和所述測(cè)試上位機(jī);在所述仿真機(jī)中裝載仿真模型；其中所述仿真模型包括:電網(wǎng)模型、雙向充放電機(jī)模型，電池模型；所述測(cè)試上位機(jī)將所述仿真模型下載至所述仿真機(jī);運(yùn)行所述測(cè)試系統(tǒng)，通過所述仿真機(jī)獲取所述雙向充放電機(jī)控制器的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將獲取的所述運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)送至所述測(cè)試上位機(jī)，其中，所述仿真機(jī)還用于向所述雙向充放電機(jī)控制器發(fā)送仿真信號(hào)。
[0009]本發(fā)明實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過建立仿真模型，并將仿真模型下載至仿真機(jī)(下位機(jī))，將待測(cè)雙向充放電機(jī)控制器連接于仿真機(jī)，使得雙向充放電機(jī)控制器與電網(wǎng)模型、雙向充放電機(jī)模型，電池模型等仿真模型組成閉環(huán)運(yùn)行工作回路，當(dāng)雙向充放電機(jī)控制器發(fā)出控制信號(hào)控制電網(wǎng)模型、雙向充放電機(jī)模型，電池模型進(jìn)行雙向充放電時(shí)，仿真機(jī)可以將采集的雙向充放電機(jī)控制器的運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)送至測(cè)試上位機(jī)，從而可以根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)判斷雙向充放電機(jī)控制器的功能是否滿足要求。本實(shí)施方式通過仿真雙向充放電機(jī)與電池側(cè)和電網(wǎng)側(cè)的雙向充放電過程，從而達(dá)到對(duì)于雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試，測(cè)試成本低、效率高，易于實(shí)施，有利于縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間。
[0010]另外，所述系統(tǒng)還包括:故障注入箱;所述故障注入箱用于向所述雙向充放電機(jī)控制器注入電氣故障信號(hào)，所述電氣故障信號(hào)用于測(cè)試所述雙向充放電機(jī)控制器的電氣信號(hào)異常處理功能。由此，可以模擬電網(wǎng)側(cè)、雙向充放電機(jī)側(cè)、電池側(cè)等雙向充放電機(jī)控制器的實(shí)際使用環(huán)境中的各種電氣信號(hào)故障，提高雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試覆蓋率。
[0011]另外，所述仿真模型還包括:虛擬電池管理系統(tǒng)BMS;所述虛擬電池管理系統(tǒng)用于向所述雙向充放電機(jī)控制器提供所述電池模型的狀態(tài)參數(shù);所述雙向充放電機(jī)控制器根據(jù)所述電池模型的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行雙向充放電控制;所述虛擬電池管理系統(tǒng)還用于接收所述雙向充放電機(jī)控制器輸出的充放電狀態(tài)參數(shù)，并根據(jù)所述充放電狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行雙向充放電管理。由此，可以通過仿真模型涵蓋雙向充放電機(jī)控制器與BMS相互交互功能的測(cè)試，提高雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試覆蓋率。
[0012]另外，所述系統(tǒng)還包括:電池模擬器;所述電池模擬器連接于所述仿真機(jī)與所述雙向充放電機(jī)控制器之間，用于將所述電池模型的外部參數(shù)輸出至所述雙向充放電機(jī)控制器。通過電池模擬器可以使得雙向充放電機(jī)控制器方便地采集到雙向充放電過程電池模型的電壓、溫度等的電池模型的外部參數(shù)。
[0013]另外，所述系統(tǒng)還包括:1/0板卡;所述I/O板卡安裝于所述仿真機(jī)，且連接于所述雙向充放電機(jī)控制器。通過I /0板卡可以方便地實(shí)現(xiàn)仿真機(jī)與雙向充放電機(jī)控制器之間的信號(hào)交互。
[0014]另外，所述系統(tǒng)還包括:信號(hào)調(diào)理箱;所述信號(hào)調(diào)理箱連接于所述I/O板卡與所述雙向充放電機(jī)控制器之間，用于對(duì)所述雙向充放電機(jī)控制器和所述I/o板卡之間的傳輸信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。通過信號(hào)調(diào)理箱，可以實(shí)現(xiàn)仿真機(jī)與雙向充放電機(jī)控制器之間的信號(hào)匹配。
[0015]另外，所述仿真機(jī)包括:用于運(yùn)行所述電網(wǎng)模型和所述電池模型的處理單元CPU;以及用于運(yùn)行所述雙向充放電機(jī)模型的現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列單元FPGA;其中，所述電網(wǎng)模型、所述電池模型和所述雙向充放電模型以不同的仿真步長(zhǎng)運(yùn)行于所述仿真機(jī)中。電網(wǎng)模型和電池模型運(yùn)行于處理速度相對(duì)較低的CPU單元，而雙向充放電機(jī)模型運(yùn)行于處理速度相對(duì)較高的FPGA單元，從而可以提高雙向充放電機(jī)模型的運(yùn)行速度，使得雙向充放電機(jī)模型能夠快速響應(yīng)雙向充放電機(jī)控制器的控制信號(hào)。
[0016]另外，所述測(cè)試上位機(jī)還用于發(fā)送模型參數(shù)修改指令和控制指令至所述仿真機(jī)；所述仿真機(jī)用于根據(jù)所述指令實(shí)時(shí)修改所述仿真模型的參數(shù)，以及將所述控制指令發(fā)送至所述雙向充放電機(jī)控制器。本實(shí)施方式通過測(cè)試上位機(jī)實(shí)時(shí)調(diào)整仿真機(jī)中仿真模型的運(yùn)行參數(shù)，有利于優(yōu)化測(cè)試流程，提高測(cè)試效率。
【附圖說明】
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)仿真模型與雙向充放電機(jī)控制器的信號(hào)連接示意圖；
[0019]圖3是作為本發(fā)明第一實(shí)施方式雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)中電網(wǎng)模型的搭建基礎(chǔ)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0020]圖4是圖3中負(fù)載分配示意圖；
[0021 ]圖5是作為本發(fā)明第一實(shí)施方式雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)中雙向充放電機(jī)模型的搭建基礎(chǔ)的雙向充放電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖7是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)所要求保護(hù)的技術(shù)方案。
[0025]本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及一種雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)雙向充放電機(jī)控制器的仿真測(cè)試。如圖1、圖2所示，該系統(tǒng)包括:測(cè)試上位機(jī)1、仿真機(jī)2以及雙向充放電機(jī)控制器3。測(cè)試上位機(jī)I與仿真機(jī)連接2，仿真機(jī)2通信連接于雙向充放電機(jī)控制器
3。本實(shí)施方式中，測(cè)試上位機(jī)1、仿真機(jī)2可以為兩臺(tái)獨(dú)立的PC，并通過TCP/IP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。
[0026]測(cè)試上位機(jī)I用于將仿真模型傳輸至仿真機(jī)2，并將仿真模型下載至仿真機(jī)中的處理單元中，使仿真模型可以在處理單元中運(yùn)行。本實(shí)施方式中，仿真機(jī)I包括兩種類型的處理單元:CPU和現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列單元FPGA。仿真模型包括:電網(wǎng)模型、雙向充放電機(jī)模型，電池模型。不同的仿真模型可以設(shè)置不同的計(jì)算步長(zhǎng)，舉例而言，電網(wǎng)模型和電池模型的計(jì)算步長(zhǎng)可以設(shè)置為50微秒，而雙向充放電機(jī)模型的計(jì)算步長(zhǎng)可以設(shè)置為500納秒。仿真模型計(jì)算步長(zhǎng)的設(shè)定不應(yīng)以此為限。本實(shí)施方式中，測(cè)試上位機(jī)I可以根據(jù)仿真機(jī)2中的處理單元的類型和數(shù)目，將不同的仿真模型對(duì)應(yīng)發(fā)送至不同的處理單元，比如，將電網(wǎng)模型和電池模型發(fā)送至CPU，將雙向充放電機(jī)模型發(fā)送至FPGA。由于FPGA的運(yùn)算速度高于CPU的運(yùn)算速度，所以使用FPGA運(yùn)行計(jì)算步長(zhǎng)較小的雙向充放電機(jī)模型，從而使得雙向充放電機(jī)模型能夠快速響應(yīng)雙向充放電機(jī)控制器的控制信號(hào)。
[0027]本實(shí)施方式中，仿真機(jī)2還包括:信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊23、1/0板卡25、信號(hào)調(diào)理箱26和電池模擬器24。I/O板卡25通過信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊23連接于電池模型22和雙向充放電機(jī)模型21。電池模擬器24通過I/O板卡25連接于電池模型22的信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊23，信號(hào)調(diào)理箱26連接于I/O板卡25與雙向充放電機(jī)控制器3之間。該系統(tǒng)還包括故障注入箱4，故障注入箱4連接在仿真機(jī)2與雙向充放電機(jī)控制器3的信號(hào)線之間。
[0028]本實(shí)施方式中，雙向充放電機(jī)控制器3與電網(wǎng)模型20、雙向充放電機(jī)模型21，電池模型22組成閉環(huán)運(yùn)行測(cè)試回路。仿真機(jī)2用于獲取雙向充放電機(jī)控制器3的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將獲取的運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)送至測(cè)試上位機(jī)I，仿真機(jī)還用于向雙向充放電機(jī)控制器發(fā)送仿真信號(hào)。其中，當(dāng)仿真機(jī)2中的仿真模型運(yùn)行時(shí)，仿真模型與雙向充放電機(jī)控制器3(雙向充放電機(jī)控制器為被測(cè)控制器)之間的真實(shí)信號(hào)交互通過信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊經(jīng)由I/O板卡和CAN總線實(shí)現(xiàn)。信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊23可以允許仿真模型直接調(diào)用仿真機(jī)2中的I/O板卡25發(fā)送/接收真實(shí)電信號(hào)。
[0029]實(shí)際運(yùn)行過程中，以電網(wǎng)模型20給電池模型22充電為例對(duì)仿真機(jī)和雙向充放電機(jī)控制器之間的交互進(jìn)行說明，被測(cè)控制器發(fā)出的激勵(lì)信號(hào)，通過信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊輸入至仿真模型中，雙向充放電機(jī)模型開始工作，將電網(wǎng)模型輸入的三相電轉(zhuǎn)化為直流電對(duì)電池模型進(jìn)行充電，同時(shí)返回電流值信號(hào)給被測(cè)控制器形成閉環(huán)。電池模型工作在充電模式，總電壓逐漸上升，總電壓通過信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送給電池模擬器，由電池模擬器輸出真實(shí)電池包信號(hào)供被測(cè)控制器進(jìn)行采集。
[0030]本實(shí)施方式中，信號(hào)調(diào)理箱26用于對(duì)雙向充放電機(jī)控制器3和I/O板卡25之間的傳輸信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。其目的是將仿真機(jī)2的信號(hào)范圍與被測(cè)控制器的信號(hào)范圍匹配起來。比如被測(cè)控制器的某一個(gè)輸出管腳為10V，而仿真機(jī)中的I/O板卡通常只能承受5V電壓，則需要信號(hào)調(diào)理箱26將1V電壓進(jìn)行降壓調(diào)理后給到I/O板卡25。
[0031 ]此外，故障注入箱4用于向雙向充放電機(jī)控制器3注入電氣故障信號(hào)，電氣故障信號(hào)用于測(cè)試雙向充放電機(jī)控制器的電氣信號(hào)異常處理功能。舉例而言，故障注入箱4可以用于仿真一些電網(wǎng)側(cè)故障與電池測(cè)故障。從而測(cè)試雙向充放電機(jī)控制器的故障保護(hù)功能。故障注入箱連接在仿真機(jī)與雙向充放電機(jī)控制器的信號(hào)線中間，可以實(shí)現(xiàn)例如開路、對(duì)地短路、對(duì)電源短路、針腳間短路(任意兩個(gè)管腳)等故障的模擬，同時(shí)可手動(dòng)注入或程控自動(dòng)注入開路、短路、阻抗匹配等多種類型的電氣故障。
[0032]電池模擬器用于模擬電池模型的外部參數(shù)。比如，電池模擬器可以用于輸出單體電池電壓、電池包總電壓，電流，電池包絕緣電阻。以此來模擬真實(shí)電池包的充放電狀態(tài)。
[0033]本實(shí)施方式中，測(cè)試上位機(jī)I用于提供人機(jī)交互的接口，用戶可以在測(cè)試上位機(jī)I進(jìn)行仿真模型的開發(fā)、仿真測(cè)試的運(yùn)行及監(jiān)控、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析等功能。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，測(cè)試上位機(jī)I通過網(wǎng)線與仿真機(jī)2進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，仿真機(jī)2將仿真模型計(jì)算得到的數(shù)值變量發(fā)送給測(cè)試上位機(jī)I，測(cè)試上位機(jī)I通過其安裝的測(cè)試監(jiān)控軟件，以圖形化的界面將仿真模型計(jì)算得到的數(shù)值變量展現(xiàn)給用戶，同時(shí)，仿真機(jī)2也可以將雙向充放電機(jī)控制器的運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)送至測(cè)試上位機(jī)進(jìn)行顯示。而測(cè)試上位機(jī)I還可以在仿真模型運(yùn)行時(shí)，將修改仿真模型參數(shù)的指令實(shí)時(shí)下發(fā)給仿真機(jī)2，從而完成實(shí)時(shí)調(diào)參的工作。測(cè)試上位機(jī)還用于發(fā)送控制指令至仿真機(jī)，仿真機(jī)用于將控制指令發(fā)送至雙向充放電機(jī)控制器，控制指令例如為開啟或者關(guān)閉雙向充放電機(jī)控制器，從而有利于實(shí)現(xiàn)仿真測(cè)試的自動(dòng)化控制。另外上位機(jī)中還可以運(yùn)行自動(dòng)測(cè)試軟件，通過自動(dòng)測(cè)試軟件編寫自動(dòng)測(cè)試用例，完成雙向電機(jī)控制器的自動(dòng)測(cè)試。本實(shí)施方式中，測(cè)試上位機(jī)I還可以用于將仿真模型的測(cè)試操作通過轉(zhuǎn)換成測(cè)試指令，測(cè)試上位機(jī)還用于執(zhí)行測(cè)試指令，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試。
[0034]本實(shí)施方式中，可以根據(jù)實(shí)際技術(shù)要求，應(yīng)用Simulink/Simpowersystems搭建電網(wǎng)模型，現(xiàn)提供一個(gè)電網(wǎng)模型的例子，說明如何搭建電網(wǎng)模型，電網(wǎng)模型的搭建不應(yīng)以此為限。
[0035]以圖3所示的電網(wǎng)為基礎(chǔ)，搭建得到電網(wǎng)模型。圖3中，
[0036]節(jié)點(diǎn)a為等效平衡節(jié)點(diǎn)。
[0037]節(jié)點(diǎn)b為A變電站1kV側(cè)母線。
[0038]節(jié)點(diǎn)c為B變電站1kV側(cè)母線。
[0039]節(jié)點(diǎn)d為B變電站380V側(cè)母線。
[0040]節(jié)點(diǎn)e為充電站1kV母線。
[0041]節(jié)點(diǎn)f為連接充電站變壓器母線。
[0042 ]根據(jù)圖3所示電網(wǎng)搭建的電網(wǎng)模型可以模擬大電網(wǎng)與多臺(tái)雙向充放電機(jī)構(gòu)成的換電站相連的情況，同時(shí)還附加一個(gè)住宅小區(qū)作為環(huán)境負(fù)載。住宅小區(qū)模型中，包含一臺(tái)50kW光伏模型、一臺(tái)50kW雙饋風(fēng)機(jī)模型、以及各類用戶負(fù)載。用戶負(fù)載分為兩類，一類是電機(jī)類負(fù)載(如空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)等)，另一類是電阻類負(fù)載(如照明設(shè)備、熱水器、電熨斗等)。由于用戶負(fù)載基本是單相的，要求A/B/C每相接的負(fù)載總量要均衡，其示例如圖4所示。
[0043]該電網(wǎng)模型可以仿真電網(wǎng)側(cè)的以下各類情況:
[0044]1、正常工作狀態(tài):正常電路功能。
[0045]2、電壓下陷:指市電電壓有效值介于額定值的80%至85%之間的低壓狀態(tài)，并且持續(xù)時(shí)間達(dá)一個(gè)到數(shù)個(gè)周期。
[0046]3、電涌:指輸出電壓有效值高于額定值110%，而且持續(xù)時(shí)間達(dá)一個(gè)或數(shù)個(gè)周期。
[0047]4、持續(xù)低電壓:指市電電壓有效值低于額定值，并且持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間。
[0048]5、市電斷電:即停電。其產(chǎn)生原因有:線路上的斷路器跳閘、市電供應(yīng)中斷、電網(wǎng)故障。
[0049]6、三相電任意相接地故障。
[0050]7、三相電任意兩相短路故障。
[0051 ] 8、三相電三相短路故障。
[0052]如圖5所示，對(duì)雙向充放電機(jī)模型的搭建進(jìn)行舉例說明如下:
[0053]圖5所示的雙向充放電機(jī)模型可以模擬雙向充放電機(jī)的三相橋式逆變器將三相交流電整流成600V直流電，再通過DC/DC模塊降壓成可直接與電池包相連的400V直流電。三相橋式電路與DC/DC的開關(guān)形式由被測(cè)控制器控制。雙向充放電機(jī)模型由RT-LAB提供的ehs模塊搭建，可以運(yùn)行在FPGA運(yùn)算芯片中。該雙向充放電機(jī)模型可以仿真以下情況:正常運(yùn)行情況、直流單極接地故障、直流正負(fù)極短路故障、三相交流電單相短路故障、三相交流電單相斷路故障、三相交流電兩相短路故障、三相交流電兩相斷路故障、電網(wǎng)內(nèi)部元件故障。
[0054]綜上所述，本實(shí)施方式通過在仿真機(jī)中運(yùn)行仿真模型，使得電網(wǎng)模型、電池模型和雙向充放電機(jī)模型等與被測(cè)控制器組成閉環(huán)測(cè)試回路，從而可以通過運(yùn)行仿真模型將得到被測(cè)控制器的運(yùn)行數(shù)據(jù)在測(cè)試上位機(jī)中進(jìn)行顯示評(píng)估，完成被測(cè)控制器的測(cè)試，本實(shí)施方式易于實(shí)施，成本較低、同時(shí)還有利于提高測(cè)試效率，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。
[0055]本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及一種雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)。第二實(shí)施方式在第一實(shí)施方式的基礎(chǔ)上做出改進(jìn)，主要改進(jìn)之處在于:在第二實(shí)施方式中，仿真模型還可以包括虛擬電池管理系統(tǒng)BMS，虛擬電池管理系統(tǒng)BMS用于監(jiān)測(cè)電池模型的狀態(tài)，并將監(jiān)測(cè)到的電池模型的狀態(tài)與雙向充放電機(jī)控制器進(jìn)行交互，從而使得雙向充放電機(jī)控制器可以根據(jù)BMS監(jiān)測(cè)到的電池模型的狀態(tài)來控制雙向充放電過程，有利于提高雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試覆蓋率。
[0056]如圖6所示，虛擬電池管理系統(tǒng)BMS27通過信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊23將BMS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的電池模型的狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換成真實(shí)信號(hào)，供雙向充放電機(jī)控制器3使用。雙向充放電機(jī)控制器3和虛擬電池管理系統(tǒng)BMS之間可以采用CAN總線進(jìn)行通信，虛擬電池管理系統(tǒng)還用于接收雙向充放電機(jī)控制器輸出的充放電狀態(tài)參數(shù)，并根據(jù)充放電狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行雙向充放電管理。
[0057]本實(shí)施方式中，在搭建電池模型時(shí)，電池模型可以輸出電池包的單體電池電壓，電池包總電壓，電池包充放電電流，電池包溫度，電池包老化等特性。并且，電池模型可以仿真下列情況:
[0058]1、電池包正常運(yùn)行狀態(tài)。
[0059]2、電池包單體短路、斷路故障。
[0060]3、電池包總電壓過高、過低故障。
[0061 ] 4、電池包溫度過高過低。
[0062]5、電池包絕緣失效故障。
[0063]6、BMS模型及其它控制器模型。
[0064]被測(cè)控制器在進(jìn)行充放電時(shí)會(huì)與BMS進(jìn)行交互，確定充放電可以正常進(jìn)行。這種交互流程的存在要求模型中提供虛擬BMS模型，BMS模型在運(yùn)行時(shí)按照對(duì)應(yīng)的協(xié)議與被測(cè)控制器進(jìn)行握手。
[0065]需要說明的是，被測(cè)控制器具備多臺(tái)協(xié)調(diào)的工作模式，因此還可以在仿真模型中建立其它控制節(jié)點(diǎn)與被測(cè)控制器聯(lián)調(diào)，此處不再一一舉例說明。
[0066]本實(shí)施方式可以根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)計(jì)用于與被測(cè)控制器交互的其他仿真模型，從而可以使得被測(cè)控制器的測(cè)試項(xiàng)目靈活得到擴(kuò)展、快速全面地完成測(cè)試。
[0067]值得一提的是，本實(shí)施方式中所涉及到的各模塊均為邏輯模塊，在實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)邏輯單元可以是一個(gè)物理單元，也可以是一個(gè)物理單元的一部分，還可以以多個(gè)物理單元的組合實(shí)現(xiàn)。此外，為了突出本發(fā)明的創(chuàng)新部分，本實(shí)施方式中并沒有將與解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問題關(guān)系不太密切的單元引入，但這并不表明本實(shí)施方式中不存在其它的單
J L ο
[0068]本發(fā)明第三實(shí)施方式涉及一種雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試方法，如圖7所示，包括:
[0069]步驟70:搭建雙向充放電機(jī)控制器的仿真測(cè)試系統(tǒng)。測(cè)試系統(tǒng)包括:仿真機(jī)、雙向充放電機(jī)控制器和測(cè)試上位機(jī)，仿真機(jī)分別連接于雙向充放電機(jī)控制器和測(cè)試上位機(jī)。
[0070]步驟71:在仿真機(jī)中裝載仿真模型。仿真模型包括:電網(wǎng)模型、雙向充放電機(jī)模型，電池模型，測(cè)試上位機(jī)將仿真模型下載至仿真機(jī)。
[0071]步驟72:運(yùn)行測(cè)試系統(tǒng)，通過仿真機(jī)獲取雙向充放電機(jī)控制器的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將獲取的運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)送至測(cè)試上位機(jī)。
[0072]步驟70中，搭建的測(cè)試系統(tǒng)中，還可以包括如第一實(shí)施方式或者第二實(shí)施方式所述的信號(hào)調(diào)理箱，故障注入箱、虛擬電池管理系統(tǒng)BMS等。
[0073]步驟72中，還可以在測(cè)試系統(tǒng)中運(yùn)行設(shè)計(jì)的各種故障模式、極限工況模式，在測(cè)試上位機(jī)中自動(dòng)導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試等。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要在測(cè)試系統(tǒng)中運(yùn)行設(shè)計(jì)開發(fā)的測(cè)試用例，以提高測(cè)試覆蓋率，此處不再贅述。
[0074]本實(shí)施方式通過在仿真機(jī)中運(yùn)行仿真模型，使得電網(wǎng)模型、電池模型和雙向充放電機(jī)模型等與被測(cè)控制器組成閉環(huán)測(cè)試回路，從而可以通過運(yùn)行仿真模型將得到被測(cè)控制器的運(yùn)行數(shù)據(jù)在測(cè)試上位機(jī)中進(jìn)行顯示評(píng)估，完成被測(cè)控制器的測(cè)試，本實(shí)施方式易于實(shí)施，成本較低、同時(shí)還有利于提高測(cè)試效率，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。相比于傳統(tǒng)實(shí)體臺(tái)架測(cè)試，本發(fā)明采用的硬件在環(huán)測(cè)試方法不僅能夠?qū)﹄p向充放電機(jī)的常規(guī)控制策略進(jìn)行測(cè)試，還能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的失效測(cè)試、極限測(cè)試、故障處理功能測(cè)試，并且保證測(cè)試的安全性，降低測(cè)試風(fēng)險(xiǎn)及測(cè)試成本。
[0075]上面各種方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實(shí)現(xiàn)時(shí)可以合并為一個(gè)步驟或者對(duì)某些步驟進(jìn)行拆分，分解為多個(gè)步驟，只要包含相同的邏輯關(guān)系，都在本專利的保護(hù)范圍內(nèi)；對(duì)算法中或者流程中添加無關(guān)緊要的修改或者引入無關(guān)緊要的設(shè)計(jì)，但不改變其算法和流程的核心設(shè)計(jì)都在該專利的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0076]不難發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施方式為與第一實(shí)施方式相對(duì)應(yīng)的方法實(shí)施例，本實(shí)施方式可與第一實(shí)施方式互相配合實(shí)施。第一實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)在本實(shí)施方式中依然有效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)也可應(yīng)用在第一實(shí)施方式中。
[0077]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一個(gè)設(shè)備(可以是單片機(jī)，芯片等)或處理器(processor)執(zhí)行本申請(qǐng)各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括:U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(R0M，Read-0nlyMemory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。
[0078]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括:測(cè)試上位機(jī)、仿真機(jī)以及雙向充放電機(jī)控制器； 所述測(cè)試上位機(jī)與所述仿真機(jī)連接，用于將仿真模型傳輸至所述仿真機(jī);其中，所述仿真模型包括:電網(wǎng)模型、雙向充放電機(jī)模型，電池模型； 所述仿真機(jī)通信連接于所述雙向充放電機(jī)控制器； 所述雙向充放電機(jī)控制器與所述電網(wǎng)模型、雙向充放電機(jī)模型，電池模型組成閉環(huán)運(yùn)行測(cè)試回路； 所述仿真機(jī)用于獲取所述雙向充放電機(jī)控制器的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將獲取的所述運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)送至所述測(cè)試上位機(jī);所述仿真機(jī)還用于向所述雙向充放電機(jī)控制器發(fā)送仿真信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括:故障注入箱； 所述故障注入箱用于向所述雙向充放電機(jī)控制器注入電氣故障信號(hào)，所述電氣故障信號(hào)用于測(cè)試所述雙向充放電機(jī)控制器的電氣信號(hào)異常處理功能。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述仿真模型還包括:虛擬電池管理系統(tǒng)BMS; 所述虛擬電池管理系統(tǒng)用于向所述雙向充放電機(jī)控制器提供所述電池模型的狀態(tài)參數(shù)； 所述雙向充放電機(jī)控制器根據(jù)所述電池模型的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行雙向充放電控制； 所述虛擬電池管理系統(tǒng)還用于接收所述雙向充放電機(jī)控制器輸出的充放電狀態(tài)參數(shù)，并根據(jù)所述充放電狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行雙向充放電管理。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括:電池模擬器； 所述電池模擬器連接于所述仿真機(jī)與所述雙向充放電機(jī)控制器之間，用于將所述電池模型的外部參數(shù)輸出至所述雙向充放電機(jī)控制器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括:1/0板卡； 所述I/O板卡安裝于所述仿真機(jī)，且連接于所述雙向充放電機(jī)控制器。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括:信號(hào)調(diào)理箱； 所述信號(hào)調(diào)理箱連接于所述I/O板卡與所述雙向充放電機(jī)控制器之間，用于對(duì)所述雙向充放電機(jī)控制器和所述I/O板卡之間的傳輸信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于， 所述仿真機(jī)包括: 用于運(yùn)行所述電網(wǎng)模型和所述電池模型的處理單元CRJ;以及 用于運(yùn)行所述雙向充放電機(jī)模型的現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列單元FPGA; 其中，所述電網(wǎng)模型、所述電池模型和所述雙向充放電模型以不同的仿真步長(zhǎng)運(yùn)行于所述仿真機(jī)中。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于， 所述測(cè)試上位機(jī)還用于發(fā)送模型參數(shù)修改指令和控制指令至所述仿真機(jī)； 所述仿真機(jī)用于根據(jù)所述指令實(shí)時(shí)修改所述仿真模型的參數(shù)，以及將所述控制指令發(fā)送至所述雙向充放電機(jī)控制器。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于， 所述電網(wǎng)模型包括以下電網(wǎng)故障情況:電涌故障、電壓下陷故障、市電斷電故障； 所述雙向充放電機(jī)模型包括以下雙向充放電機(jī)故障情況:三相交流電單相短路故障、三相交流電單相斷路故障、三相交流電兩相短路故障、三相交流電兩相斷路故障、電網(wǎng)內(nèi)部元件故障； 所述電池模型包括以下電池包故障情況:總電壓過高、總電壓過低、電池包絕緣電阻過低、電池包溫度過高、電池包溫度過低。10.—種雙向充放電機(jī)控制器的測(cè)試方法，應(yīng)用于如權(quán)利要求1至9任意一項(xiàng)所述的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括: 搭建所述雙向充放電機(jī)控制器的仿真測(cè)試系統(tǒng)；其中，所述測(cè)試系統(tǒng)包括:仿真機(jī)、雙向充放電機(jī)控制器和測(cè)試上位機(jī)，所述仿真機(jī)分別通信連接于所述雙向充放電機(jī)控制器和所述測(cè)試上位機(jī)； 在所述仿真機(jī)中裝載仿真模型；其中所述仿真模型包括:電網(wǎng)模型、雙向充放電機(jī)模型，電池模型;所述測(cè)試上位機(jī)將所述仿真模型下載至所述仿真機(jī)； 運(yùn)行所述測(cè)試系統(tǒng)，通過所述仿真機(jī)獲取所述雙向充放電機(jī)控制器的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將獲取的所述運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)送至所述測(cè)試上位機(jī);其中，所述仿真機(jī)還用于向所述雙向充放電機(jī)控制器發(fā)送仿真信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G05B23/02GK106066643SQ201610430862
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日 公開號(hào)201610430862.7, CN 106066643 A, CN 106066643A, CN 201610430862, CN-A-106066643, CN106066643 A, CN106066643A, CN201610430862, CN201610430862.7
【發(fā)明人】孫誠(chéng)驍, 許金星, 王鳴翔
【申請(qǐng)人】上?？屏盒畔⒐こ坦煞萦邢薰?br>