随着包括风能和太阳能可再生能源、储能系统和电动汽车（EVs）在内的分布式能源资源（DERs）的增加，电网正在经历一场具有挑战性的转型，加强了对不断进步的“智能电网”的需求。智能电网的先进通信、控制和监控使电网能够更好地应对电力系统的变化，以提供更可靠和有弹性的电力，包括更少的中断、更快的恢复和增加DERs的部署。由于大多数DERs使用电力电子逆变器连接到电网，需要通过全面的测试来保证这些逆变器及其控制系统的性能和稳定性。在测试应用中广泛使用的一种强有力的测试方法是硬件在环（HIL），它允许外部设备与运行在数字实时模拟器（RTS）上的实时仿真相连，以提高结果的真实性，并实现设备和控制器设计的安全性和可靠性。硬件在环包括控制器硬件在环（CHIL）和电力硬件在环（PHIL）。

在PHIL测试当中，功率放大器被接入到RTS和DUT之间，如图1所示，功率放大器放大RTS上的低电压信号，将其转换为实际电压和电流，以便待测电力设备以额定功率连接。

图1 PHIL配置

对于功率放大器的选择，主要要求包括额定功率、单三相输出、交直流输出、4象限运行、输出阻抗、动态特性、谐波失真度等等。其中一个重要的指标是功率放大器的瞬态响应速度，即功率放大器对设定点的响应速度。

BriPower的KGS系列是采用SiC作为功率器件的开关电源，具备优异的电气性能，能够满足上述PHIL测试对于功率放大器的要求，为PHIL测试提供了一个高性能低成本的选择。KGS系列工作在4象限，频率输出范围从DC到5KHz，小信号带宽10KHz，具有快速动态特性，提供模拟量程控接口，输出响应时间<20µs。

为了说明KGS作为功率放大器在PHIL测试当中的特性，本文进行了相关的测试。测试连接如图2所示。

图2测试连接示意图

测试采用Rigol DG821信号发生器，输出小信号至KGS的模拟量输入接口，控制A相输出，同时采用Tektronix MSO44测量信号发生器和KGS电源A相的输出。信号发生器输出设置为三角波，频率1KHz；KGS设置为模拟量控制，CV输出。测试波形如图3所示。测试结果显示，KGS的输出延时<20µs。

图3 CV模式KGS输出响应时间<20µs

目前，PHIL测试主要是电压型，测试过程中功率放大器用作电压源。这主要是因为大多数d是待测设备是电流源，例如使用跟随电网策略的逆变器。

如果PHIL测试是电流型，例如待测物是构网型逆变器，此时功率放大器将充当电流源，RTS将电流设定值发送到放大器，并测量DUT的电压响应。

KGS系列用作功率放大器时，也支持恒流模式。以下测试，采用图2同样的连接，设置信号发生器输出正弦波，频率1KHz，通过KGS的模拟量接口控制A相输出，KGS此时设置为恒流输出。使用示波器同步测量信号发生器的输出波形和KGS电源A相的输出波形，测试波形如图4所示，测试结果显示KGS的输出响应时间同样小于20µs。

图4 CC模式KGS响应时间<20µs

KGS提供三个BNC控制接口用于通过模拟量分别控制电源的三相输出，如图5所示。

图5 KGS 模拟量BNC控制接口

KGS系列也能够提供模拟量测量接口，输出同样是三个BNC接口，可以用于PHIL的闭环测试。在PHIL的开环测试中，没有来自待测电力设备的反馈来影响电力系统的仿真。在闭环测试中，待测电力系统的反馈影响电力系统的仿真，进而影响待测系统的表现。

BriPower KGS系列是一款高性能双向交直流电源及负载，主回路器件采用高性能SiC MOSFET，包含从15kVA到1080kVA的多个输出功率等级。最大输出电压450V_L-N，输出频率范围DC-5KHz，支持高达100次谐波模拟。

KGS具备快速的动态特性和极短输出响应时间，适用于PHIL测试，相对于传统的线性功率放大器，KGS具备更高的效率和功率密度，更易于连接到更高功率的应用中。