EasyGo使用笔记：无需FPGA编译，单相级联逆变器并网实验应用测试

“Easygo 仿真平台操作非常简单，基本可实现免培训操作。它在线调整电路参数的功能非常好用，轻松解决了想在线验证突变工况的控制特性的需求。”

——西南交通大学某团队

笔记分享

现代应用中越来越多的负载需要高电压，大电流供电。通常逆变器输出的电压受到了开关管耐压值的限制，为了突破单管器件的耐压程度限制，基于级联型的变换器被学者所提出，这种基于变换器的级联方式，不仅可以实现能量输出的汇聚，还可以提升系统输出电压的大小。

级联型变换器相对于传统两电平，三电平变换器来说，在减小无源元件体积和降低开关电压应力等方面表现出很大的优势。所以近些年对于级联多电平逆变器的研究和应用一直在持续进行。

五电平级联h桥逆变器

级联型逆变器是由若干个基本逆变单元(例如H桥逆变器)通过级联组成的。这种逆变器主要是通过对每一个逆变单元输出的方波进行叠加合成。近年来,级联多逆变器在中高压调速、电力有源滤波器等应用中已引起了极大的关注,成为中高压能量变换的首选方案。

对于高校实验室来说，搭建这样的功率实物系统比较繁琐，同时存在用电安全问题，未经验证的控制器前期存在较多问题，直接进行实物调试，会导致测试成本和安全风险增高。所以团队希望能够在空间相对局限，以及安全的情况下快速完成控制程序代码的开发验证。

在实际的仿真应用中，系统一般可拆解为控制侧与被控的对象侧（例如，电机驱动系统是由DSP控制器和实物电机构成），实时仿真主要用于模拟对象侧的仿真，它是用实时仿真器同控制器构成闭环测试系统的应用，也叫硬件在环仿真（HIL）。

实时仿真技术结合了普通离线仿真软件和功率实物模拟的优点，已成为电力与新能源行业科研、研发与测试的重要工具，在高校和工业界都得到了越来越多的应用。

本次试用用户所搭建的单相级联逆变器就是多电平级联逆变器的其中一种，这种拓扑主要应用在电气化铁路新型牵引供电系统，在实验室的环境下快速安全的搭建半实物仿真验证平台，是帮助用户更快速验证系统可行性的有效工具。本文主要为大家分享利用 easygo 平台对单相级联逆变器并网实验的验证。

本次测试模型使用4模块H桥（CHB-4）逆变器，电路参数为：直流电压60V，网侧电压216V/50Hz，调制度为0.9，对称电感2mH；调制算法采用载波层叠脉宽调制（PD-PWM）。

该实验主要是在进行电力电子系统在环测试时，同时通过实时修改它的电路参数来进行不同工况突变下的连续测试，来测试平台动态性能。

如上图所示，本次实验使用了EasyGo仿真平台 NetBox ，搭载上位机软件DeskSim。NetBox利用FPGA进行ns级的电力电子系统实时仿真，通过物理IO对接控制器进行测试，满足电力电子系统高频控制的特点。由于接口都是弱电信号，无需担心安全问题，极大加快测试的进程。

实验结束后，西南交通大学本次实验带队老师感慨道：

“现在国内的实时仿真产品技术越来越让人惊艳。相较之前实验室使用过的其他国外实时仿真产品，Netbox 在降低了上手操作难度的前提下，还保证了实验测试的精准性。

难能可贵的是，产品技术支持响应很快，虽然没有到现场来进行试用培训，但是通过远程的方式，两天就让学生们上手了。学生们也都向我反映，用你们的 netbox 做仿真实验，他们搭建的离线模型基本不需改动，就可以下载到NetBox上运行，甚至 FPGA 编译都省去了，真的是给他们节约了不少时间。”

一口气说了这么多，非常感谢何老师对我们产品及技术支持服务的认可，下面让我们来看一下本次实验的成果展示：

4模块级联CHB端口电压、电网电压、并网电流波形

4模块级联CHB各模块端口电压

4模块级联CHB各模块直流侧电流

根据测试结果分析，Net-box 能较好地实现CHB-4的硬件电路模型，且端口电气量测量效果良好。NetBox仅需配置相应的端口即可完成硬件在环模拟，且基于Matlab/Simulink实现方式具有上手快、通用性强的特点，在完成端口配置的基础上可以实现免培训操作。

NetBox是一款基于FPGA的电力电子实时仿真产品。FPGA无需编译，直接建好模型就可以运行，操作简单。离线仿真验证的模型基本无需修改，就能变为实时仿真模型，极大贴近用户simulink使用习惯。配置上EasyGo DeskSim软件，方便完成系统模型下载运行，实时调参，数据记录等功能，从而进行半实物仿真。欢迎感兴趣的工程师留言交流，我们还为大家开放产品免费试用活动，只要后台私信发送【试用】，填写试用申请，下一个产品试用官就是你！

审核编辑：汤梓红