应用背景

储能变流器（PCS）是储能系统并网的核心枢纽设备，承担各种电网支撑功能（高低穿、调峰、调频），接受电网调度，控制电池充放电功率，实现储能电站与电网间的双向能量传递，已广泛应用于可再生能源并网、分布式发电及交直流微网、电动汽车储能应用、电力输配及辅助服务等领域。

为了保障储能系统的健康、友好并网运行，在工业实际的 “研发—生产—试验”的产品迭代环节中，研发测试工程师要反复修改控制器参数和测试条件以进行一系列不同工况下储能变流器测试，而基于半实物仿真支持任意拓扑模型搭建且高度精确的特点，采用HIL半实物硬件在环进行储能系统并网测试已逐渐成为主流趋势。

采用远宽能源自研MT 8020 HIL实时仿真器，可以帮助企业工程师进行如下储能变流器半实物仿真研究和测试：

1) 各类储能变流器拓扑结构应用研究

2) 储能变流器并网、离网工况测试

3) 储能变流器并\离网切换、低电压穿越等测试

4) 新型控制板\控制算法的控制性能验证

下图为储能变流器多机并联拓扑结构，其中单个储能变流器采用NPC三电平拓扑结构，四台储能变流器进行多机并联。

储能变流器多机并联拓扑结构

基于StarSim的解决方案

基于MT 8020超强的CPU性能以及超高的FPGA计算精度，可将储能电池放在仿真器的CPU上，储能变流器等电力电子拓扑结构部分运行在FPGA上，利用MT8020丰富的IO接口可实现储能变流器多机并行测试。

测试内容

基于远宽能源MT 8020实时仿真平台，可以对储能变流器进行一些标准测试，如充放电切换测试、并网离网切换测试、低电压穿越测试等；同时也能有效避免因控制器引起的“炸机”现象，为企业提供高效、安全的测试平台。

1. 充放电转换时间检测：根据《储能变流器检测技术规程》（GB/T 34133-2017）测试标准要求，测量储能变流器从90%额定充电功率状态切换到90%额定放电功率状态的最小时间间隔t1, 测量储能变流器从90%额定放电功率状态切换到90%额定充电功率状态的最小时间间隔t2，然后计算平均充放电切换最小时间应小于100ms。

2. 并网离网切换检测：根据《储能变流器检测技术规程》（GB/T 34133-2017）测试标准要求，设定负荷功率为被测储能变流器额定功率的100%，调节储能变流器工作在并网额定功率充电运行条件下，待储能变流器运行稳定后断开并网开关，观测储能变流器电压、电流波形，保证储能变流器正常进行并网离网切换。

3. 低电压穿越能力检测：根据《储能变流器检测技术规程》（GB/T 34133-2017）测试标准要求，设置网侧电压分别跌落0.0pu、0.2pu、0.5pu、0.75pu、0.85pu，对不同瞬时电压跌落工况下的反应能力进行测试，保证储能变流器在电网电压波动时仍能稳定、安全运行。

4. 功率控制检测：根据《储能变流器检测技术规程》（GB/T 34133-2017）测试标准要求，在储能变流器处于正常并网方式下，设定不同的有功、无功功率指令，观测储能变流器有功、无功功率变化是否准确、快速跟踪有功、无功指令。

实时仿真实测结果

如下是基于MT 8020实时仿真器的储能变流器多机并联仿真实拍图，图左下方是MT 8020，用来仿真储能变流器系统；左上方是远宽能源的MT 1070 快速原型控制器，MT 1070用来运行储能变流器的控制算法并发出PWM信号控制 MT 8020中实时运行的储能变流器；MT 8020 和 MT 1070 之间通过真实物理IO来交换信号，实现一个真正的 HIL（硬件在环）仿真测试系统。

1. 充放电转换时间测试

如下图（1-a）（1-b）所示为储能变流器充放电切换时网侧电压、电流波形，可知，储能变流器在充放电切换过程中电压、电流波形较好，且以90%额定充电功率状态切换到90%额定放电功率状态的最小时间间隔约为30ms，以90%额定放电功率状态切换到90%额定充电功率状态的最小时间间隔约为40ms，因此储能变流器的充放电切换时间满足储能变流器测试标准。

2. 并网离网切换测试

如下图（2-a）（2-b）所示为储能变流器并网离网切换时网侧电压、电流波形。黄色线处为并网、离网的切换时刻，通过示波器观测可得，储能变流器进行并网离网切换时，网侧的电压能在瞬间过渡至额定电压幅值和额定频率状态，网侧电流不会因并离网切换而产生过流等现象，因此储能变流器能够快速稳定的进行并网离网切换，满足标准所述的要求。

3. 低电压穿越能力测试

如下图（3-a）（3-b）所示为储能变流器低电压穿越时网侧电压、电流波形，可知，储能变流器在进行0.0pu和0.2pu电压跌落工况时，网侧电压能精确按照设定的跌落程度进行跌落，在电压跌落期间以及恢复至额定电压后，储能变流器仍能安全稳定的不脱网运行。

4. 功率控制测试

如下图（4-a）（4-b）所示为储能变流器并网模式下有功、无功输出值（单位MW），可知，储能变流器在设定不同的有功、无功功率指令，储能变流器有功、无功功率能准确、快速跟踪有功、无功指令。

平台优势

◆ 高准确性

搭载国内首创LC和RonRoff混合建模方法，适应从低频到高频的各种应用场景。低开关频率下采用LC建模；高开关频率下采用RonRoff建模方式，无额外开关损耗，让仿真结果更贴近真实物理系统。

◆ 高可靠性

支持工业用户宽电压范围DI，且经过多次闭环实测，成为国内多家知名逆变器厂家研发与测试的首选！

◆ 强易用性

兼容主流建模仿真软件，无需FPGA编程编译，丰富的IO接口，能够极大地提高用户在仿真测试中不断改变模型、修改参数时的实时运行效率。简洁的航插观测接口，方便用户拓展分析。

◆ 超强CPU和FPGA实时仿真能力

产品配置

硬件：（点击图片即可查看产品信息）

MT 8020 实时仿真器

MT 1070快速控制原型机

软件：

1.StarSim HIL 硬件在环实时仿真软件

2.StarSim FPGA Circuit Solver 8000/9500（单机最大支持230个关键元件，支持多机光纤并行）