功率硬件在环测试( Power Hardware in the loop,PHIL)是传统硬件在环测试向功率级装置测试的扩展。PHIL测试通过加入合适的功率放大设备和接口算法,不仅可以完成实时数字仿真设备和真实被测件之间信号级的交互,还可以完成设备间真实功率的交互。因此,实现了信号级实时仿真向功率级的扩展,可以测试真实的功率设备,比如储能设备、光伏设备、风机、发电机、电动机以及由以上设备构成的网络。目前,PHIL已经有了广泛的研究和应用,是研究分布式能源、设备测试和入网技术的关键技术手段。

■ 风力发电系统仿真测试

■ 电机模拟系统仿真测试

■ 微电网系统仿真测试

■ 柔性直流输电系统仿真测试

■ 储能并网系统仿真测试

■ 航空电源仿真测试

■ 光伏并网系统仿真测试

■ 船舶电网仿真测试

鉴于安全性、可靠性和稳定性等的考虑，PHIL系统的搭建不同于传统HIL系统，需要理论指导和规范的现场实施。科梁工程师拥有深刻的理论研究，可根据用户的不同技术需求，定制相应的PHIL解决方案。

我们的PHIL系统方案的优势：

■ 先进的实时仿真系统

■ 合理的功率放大设备

■ 正确的功率接口算法

■ 专业的工程实施服务

实时仿真系统

科梁的PHIL系统的仿真部分基于RT-LAB实时仿真系统，在电力电子仿真应用中基于MATLAB/Simulink/SimPowerSystems建模，结合实时仿真机多核分布式并行运算技术和FPGA高速数字信号处理技术，是具备将SimPowerSystems电力模型建成实时系统能力的仿真系统。该系统采用并行计算技术、模块化设计，仿真精度高、扩展性好，具有开放的软硬件开发接口。针对智能变电站、微电网一类的节点密集性的仿真系统，RT-LAB基于应用层开发工具箱RT-EVENTs、RT-eDrive和模型实时解算器ARTEMIS，采用SSN解算方案解决了系统实时仿真所遇到的密集系统仿真解耦问题。

功率放大设备

上海科梁信息科技股份有限公司提供线性功率放大器供应商Spitzenberger &Spies(SPS)的产品，线性功放具有延时低和带宽高的优点，SPS公司还可以根据用户的具体技术需求，提供定制方案。

SPS产品具有以下特色：

■ 低谐波失真—即使是在非线性负载的条件下

■ 快的转换速率：> 52V/μs (上升时间< 5μs @230Vrms；完全满足IEC/EN 61000-4-11 标准的要求)

■ 输入输出演示：< 5μs

■ 大信号带宽(-3dB)：DC～10kHz–可选择将其扩展至30 kHz

■ 小信号带宽为50kHz

■ 长时过载能力(1小时)

■ 短时过载能力( 5至10分钟)

■ 峰值负载能力(up to 5ms)

■ 低内部阻抗

功率接口算法

在PHIL试验之前我们工程师将利用RT-LAB搭建包括电网、功放、功率接口算法和被测件的纯数字仿真模型，推导仿真模型的传递函数、功放的传递函数和HUT的传递函数，结合选择的功率接口算法，完成整个系统的稳定性分析，确保用户PHIL系统安全稳定运行。

工程实施服务

PHIL系统的搭建和测试运行是一个复杂而新兴的技术，需要项目承接公司具备实时仿真系统和功率放大系统的应用经验以及模型的开发经验。科梁拥有专业的PHIL工程师团队，根据用户现场的具体情况，为用户提供定制的PHIL服务。

微电网功率硬件在环仿真

科梁提供的PHIL解决方案成功搭建了微电网功率硬件在环仿真系统。该系统中，科梁运用RT-LAB实时仿真设备完成了包括风电、光伏、微型燃气轮机、蓄电池、大电容、飞轮储能等多种分布式发电及储能装置的全数字模拟。在未得到准确数学模型之前，将实际的装置通过功率放大器并入“虚拟电网”，用于研究各种新能源并入电网后的电磁暂态、故障状态等影响。该方案能获得比较准确的数学模型为研究提供便利，并起到校验数学模型的作用。

光伏逆变器功率硬件在环测试

科梁提供的PHIL解决方案搭建了光伏逆变器功率硬件在环测试系统。该方案中，科梁运用PVS系列光伏模拟器可实时模拟光伏电池板在气候与工作条件下的工作特性（如天气变化、遮挡等），并具有足够快速的动态响应。被测光伏逆变器将光伏模拟器的输出功率并入到电网模拟器，同时RT-LAB完成电力系统或微网的仿真并控制PAS系列功率放大器模拟真实电网的特性，吸收光伏逆变器转换的功率。这样构成了一个完整的PV逆变器PHIL测试回路。该解决方案可以扩展到其他新能源相关设备的功率硬件在环测试。下图是某电科院建立的总功率为350KW的光伏测试系统。