並聯型數模綜合仿真系統接口和物理仿真子系統接口的製作方法
2023-10-18 15:27:24
專利名稱：並聯型數模綜合仿真系統接口和物理仿真子系統接口的製作方法
技術領域：
本發明涉及數模信號仿真領域，具體涉及並聯型數模綜合仿真系統接口和物理仿真子系統接ロ。
背景技術：
隨著風能、太陽能等可再生能源的大規模開發和利用，考慮將分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置等分布式發電供能系統以微網的形式接入到大電網併網運行，與大電網互為支撐，從而充分發揮分布式發電供能系統的效能。由於微網系統的引入，需要對微網與大電網的相互作用機理以及微網系統獨網運行和併網運行的運行特性進行深入的研究。電力系統實時仿真技術是進行電カ系統運行特性研究及裝置測試的重要手段，在很多方面具有不可替代的作用，因此，建設具有可再生能源發電微網系統及其所接入大電網的實時仿真系統，成為研究微網及其與大電網相互作用機理的必然要求。目前使用物理仿真系統或者數字仿真系統進行研究微網與大電網的相互作用機理以及微網系統獨網運行和併網運行的運行特性。物理仿真考慮了非線性等複雜的不確定因素，因此能夠比較準確地模擬電カ系統的動態過程，對於機理尚不清楚的現象以及新型電カ設備的研究十分方便，但是其建模過程複雜，時間及資金消耗大，參數調整困難，移植性和兼容性受到限制；數字仿真採用現代計算機技術、控制技術，結合了大型軟體和複雜硬體，其建模速度快，參數調整方便，能對大系統進行仿真，但是對於新型的設備和控制策略的仿真不盡人
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發明內容
本發明的目的在於提出一種並聯型數模綜合仿真系統接ロ，該接ロ可以將物理仿真子系統和數字仿真子系統綜合起來，構成整個電カ系統的實時仿真模型，從而充分發揮物理仿真和數字仿真的優勢。為達到上述目的，採用的方案—種並聯型數模綜合仿真系統接ロ，包括物理仿真子系統接ロ、測量單元、數字仿真子系統接ロ以及控制系統；其中，所述物理仿真子系統接ロ包括輸入變壓器、3組並聯型整流器、3組並聯型跟隨器；所述輸入變壓器的一次繞組端接三相電源，所述輸入變壓器的二次繞組分為3組； 每組並聯型整流器包括M個三相全橋；每組並聯型跟隨器包括N個單相全橋；其中，M、N為正整數；不同組的二次繞組連接不同組的並聯型整流器中的三相全橋的交流端；在同一併聯型整流器中，三相全橋的第一輸出端並接以及第ニ輸出端並接；不同並聯型整流器的三相全橋的第一輸出端的並接端連接不同並聯型跟隨器的単相全橋的第一直流端；不同並聯型整流器的三相全橋的第二輸出端的並接端連接不同並聯型跟隨器的単相全橋的第二直流端；同一併聯型跟隨器的単相全橋的第一交流端並接；所有単相全橋的第二交流端並接；各組単相全橋的第一交流端的並接端、第二交流端的並接端與物理仿真子系統連接；用於測量所述物理仿真子系統端ロ電壓和電流的所述測量単元，與所述數字仿真子系統接ロ連接；所述數字仿真子系統接ロ根據所述測量單元測量的電壓和電流信息來控制輸出狀態，所述數字仿真子系統接ロ的輸出端與數字仿真子系統連接；接收所述數字仿真子系統輸出端的電壓和電流信息的所述控制系統，根據接收的所述電壓和電流信息來控制所述物理仿真子系統接ロ。本發明提出一種並聯型數模綜合仿真系統接ロ，該接ロ基於並聯型整流器和跟隨器，通過控制系統接收數字仿真子系統的電壓電流信號，來控制物理仿真子系統接ロ的エ 作狀態，從而達到實現物理仿真子系統邊界條件的效果；通過測量單元得到物理仿真子系統端ロ的電壓電流，然後根據測量單元測得的電壓電流來進行數字仿真，從而達到實現數字仿真子系統邊界條件的效果；從而可以將物理仿真子系統和數字仿真子系統綜合起來， 構成整個電カ系統的實時仿真模型，從而充分發揮物理仿真和數字仿真的優勢。本發明還提出ー種物理仿真子系統接ロ，包括輸入變壓器、3組並聯型整流器、3 組並聯型跟隨器；所述輸入變壓器的一次繞組端接三相電源，所述輸入變壓器的二次繞組分為3組；每組並聯型整流器包括M個三相全橋；每組並聯型跟隨器包括N個單相全橋；其中，M、N為正整數；不同組的二次繞組連接不同組的並聯型整流器中的三相全橋的交流端；在同一併聯型整流器中，三相全橋的第一輸出端並接以及第ニ輸出端並接；不同並聯型整流器的三相全橋的第一輸出端的並接端連接不同並聯型跟隨器的単相全橋的第一直流端；不同並聯型整流器的三相全橋的第二輸出端的並接端連接不同並聯型跟隨器的単相全橋的第二直流端；同一併聯型跟隨器的単相全橋的第一交流端並接；所有単相全橋的第二交流端並接；各組單相全橋的第一交流端的並接端、第二交流端的並接端與物理仿真子系統連接。
圖1是本發明中並聯型數模綜合仿真系統接ロ的ー個優選結構示意圖；圖2是本發明中並聯型數模綜合仿真系統接ロ的另ー個優選結構示意圖。
具體實施例方式為便於理解，將結合附圖進行闡述。請參考圖1，本發明提出一種並聯型數模綜合仿真系統接ロ，包括物理仿真子系統接ロ Tl、測量單元T2、數字仿真子系統接ロ T4以及控制系統T6 ；其中，物理仿真子系統接ロ Tl包括輸入變壓器1、3組並聯型整流器2、3組並聯型跟隨器4 ；輸入變壓器1的一次繞組端接三相電源，輸入變壓器1的二次繞組分為3組；每組並聯型整流器2包括M個三相全橋3 ；每組並聯型跟隨器4包括N個單相全橋5 ；其中， M、N為正整數；不同組的二次繞組連接不同組的並聯型整流器2中的三相全橋3的交流端；在同一併聯型整流器2中，三相全橋3的第一輸出端並接以及第ニ輸出端並接；不同並聯型整流器2的三相全橋3的第一輸出端的並接端連接不同並聯型跟隨器4的単相全橋5的第一直流端；不同並聯型整流器2的三相全橋3的第二輸出端的並接端連接不同並聯型跟隨器4 的単相全橋5的第二直流端；同一併聯型跟隨器4的単相全橋5的第一交流端並接；所有単相全橋5的第二交流端並接；各組単相全橋5的第一交流端的並接端、第二交流端的並接端與物理仿真子系統連接；用於測量物理仿真子系統端ロ電壓和電流的測量單元T2，與數字仿真子系統接ロ Tl連接；數字仿真子系統接ロ T4與數字仿真子系統連接；數字仿真子系統接ロ T4根據測量単元T2測量的電壓和電流信息來控制自身輸出狀態；數字仿真子系統的輸出端給控制系統T6提供電壓和電流信息，控制系統T6根據接收的數字仿真子系統輸出的電壓和電流信息來控制物理仿真子系統接ロ Tl的工作狀態。本發明提出一種並聯型數模綜合仿真系統接ロ，該系統接ロ基於並聯型整流器和跟隨器，通過控制系統接收數字仿真子系統的電壓電流信號，來控制物理仿真子系統接ロ 的工作狀態，從而達到實現物理仿真子系統邊界條件的效果；通過測量單元得到物理仿真子系統端ロ的電壓電流，然後根據測量單元測得的電壓電流來進行數字仿真，從而達到實現數字仿真子系統邊界條件的效果；從而可以將物理仿真子系統和數字仿真子系統綜合起來，構成整個電カ系統的實時仿真模型，從而充分發揮物理仿真和數字仿真的優勢。為了濾除高頻開關諧波，可對上述實施例進行改迸，參見圖2，物理仿真子系統接 ロ Tl還包括三相輸出濾波器6，三相輸出濾波器6的輸入端與各組單相全橋5的第一交流端的並接端以及所有單相全橋5的第二交流端的並接端連接，三相輸出濾波器6的輸出端與物理仿真子系統連接。其中，控制系統根據數字仿真子系統輸出的電壓和電流信息來控制物理仿真子系統接ロ吋，利用數字仿真子系統輸出的電壓採用電壓跟蹤算法來控制物理仿真子系統接ロ 輸出電壓；利用數字仿真子系統輸出的電流採用電流跟蹤算法來控制物理仿真子系統接ロ 輸出電流。其中，三相全橋的數目M與単相全橋的數目N的取值可以不相等，使得並聯型整流器和並聯型跟隨器的設計更靈活。本發明還提出ー種物理仿真子系統接ロ具體結構可參見圖1或者圖2，此處不再贅述。在本發明中，基於並聯型的物理仿真子系統接ロ ；數字仿真子系統接ロ在實時數字仿真平臺(RTDQ下實現，RTDS平臺有受控電壓源和受控電流源模塊，並且其控制量可以是外部輸入信號；數字仿真子系統接ロ的信號輸入端接收測量得到的物理仿真子系統端ロ 電壓和電流量，輸出端ロ與數字仿真子系統相連。對物理仿真子系統接ロ裝置，其控制系統接收數字仿真子系統輸出的端ロ電壓電流信息，並採用電壓跟蹤或電流跟蹤算法來控制並聯電壓型變流器的全控開關器件的工作狀態，以達到以下目的控制變流器輸出交流側的電壓或電流波形與數字仿真子系統給出的端ロ電壓或電流波形相同，從而達到實現物理仿真子系統邊界條件的效果。數字仿真子系統接ロ由RTDS平臺中簡單的受控電壓源和電流源組成，受控電壓源和電流源在RTDS內都有現成的模塊，其受控電流源和受控電壓源的控制量為數字仿真子系統接ロ的信號輸入端接收的物理仿真子系統端ロ電流和電壓，當需要切換吋，外部切換控制信號變化，控制RTDS內的開關倒換；具體的收到電壓信號，則選通受控電壓源並根據接收的電壓信號控制該受控電壓源的輸出；收到電流信號，則選通受控電流源並根據接收的電流信號控制該受控電流源的輸出；以達到以下目的控制數字仿真子系統輸出交流側的電流或電壓波形與物理仿真子系統端ロ測量得到的電流或電壓波形相同，從而達到實現數字仿真子系統邊界條件的效果。 以上本發明實施方式，並不構成對本發明保護範圍的限定。任何在本發明的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的權利要求保護範圍之內。
權利要求
1.一種並聯型數模綜合仿真系統接ロ，其特徵在幹，包括物理仿真子系統接ロ、測量単元、數字仿真子系統接ロ以及控制系統；其中，所述物理仿真子系統接ロ包括輸入變壓器、3組並聯型整流器、3組並聯型跟隨器；所述輸入變壓器的一次繞組端接三相電源，所述輸入變壓器的二次繞組分為3組；每組並聯型整流器包括M個三相全橋；每組並聯型跟隨器包括N個單相全橋；其中，M、N為正整數；不同組的二次繞組連接不同組的並聯型整流器中的三相全橋的交流端；在同一併聯型整流器中，三相全橋的第一輸出端並接以及第ニ輸出端並接；不同並聯型整流器的三相全橋的第一輸出端的並接端連接不同並聯型跟隨器的単相全橋的第一直流端；不同並聯型整流器的三相全橋的第二輸出端的並接端連接不同並聯型跟隨器的単相全橋的第二直流立而；同一併聯型跟隨器的単相全橋的第一交流端並接；所有単相全橋的單相全橋的第二交流端並接；各組單相全橋的第一交流端的並接端、第二交流端的並接端與物理仿真子系統連接；用於測量所述物理仿真子系統端ロ電壓和電流的所述測量単元，與所述數字仿真子系統接ロ連接；所述數字仿真子系統接ロ根據所述測量單元測量的電壓和電流信息來控制輸出狀態，所述數字仿真子系統接ロ的輸出端與數字仿真子系統連接；接收所述數字仿真子系統輸出的電壓和電流信息的所述控制系統，根據接收的所述電壓和電流信息來控制所述物理仿真子系統接ロ。
2.根據權利要求1所述的並聯型數模綜合仿真系統接ロ，其特徵在幹，所述物理仿真子系統接ロ還包括三相輸出濾波器，所述三相輸出濾波器的輸入端與各組單相全橋的第一交流端的並接端以及所有単相全橋的第二交流端的並接端連接，所述三相輸出濾波器的輸出端與所述物理仿真子系統連接。
3.根據權利要求1所述的並聯型數模綜合仿真系統接ロ，其特徵在幹，所述控制系統根據所述數字仿真子系統輸出的電壓和電流信息來控制所述物理仿真子系統接ロ吋，利用所述數字仿真子系統輸出的電壓採用電壓跟蹤算法來控制所述物理仿真子系統接ロ輸出電壓；利用所述數字仿真子系統輸出的電流採用電流跟蹤算法來控制所述物理仿真子系統接ロ輸出電流。
4.根據權利要求1所述的並聯型數模綜合仿真系統接ロ，其特徵在幹，所述數字仿真子系統接ロ根據所述測量單元測量的電壓和電流信息來控制輸出狀態包括所述數字仿真子系統接ロ包括受控電流源和受控電壓源；當所述數字仿真子系統接ロ接收所述測量單元發送的電壓信號時，選通受控電壓源並控制受控電壓源的輸出；當所述數字仿真子系統接ロ接收所述測量單元發送的電流信號時，選通受控電流源並控制受控電流源的輸出。
5.根據權利要求1至4任一項所述的並聯型數模綜合仿真系統接ロ，其特徵在幹，所述 M與所述N的取值不相等。
6.根據權利要求1至4任一項所述的並聯型數模綜合仿真系統接ロ，其特徵在幹，所述M與所述N的取值相等。
7.—種物理仿真子系統接ロ，其特徵在幹，包括輸入變壓器、3組並聯型整流器、3組並聯型跟隨器；所述輸入變壓器的一次繞組端接三相電源，所述輸入變壓器的二次繞組分為3組；每組並聯型整流器包括M個三相全橋；每組並聯型跟隨器包括N個單相全橋；其中， M、N為正整數；不同組的二次繞組連接不同組的並聯型整流器中的三相全橋的交流端；在同一併聯型整流器中，三相全橋的第一輸出端並接以及第ニ輸出端並接；不同並聯型整流器的三相全橋的第一輸出端的並接端連接不同並聯型跟隨器的単相全橋的第一直流端；不同並聯型整流器的三相全橋的第二輸出端的並接端連接不同並聯型跟隨器的単相全橋的第二直流立而；同一併聯型跟隨器的単相全橋的第一交流端並接；所有単相全橋的第二交流端並接； 各組單相全橋的第一交流端的並接端、第二交流端的並接端與物理仿真子系統連接。
8.根據權利要求7所述的物理仿真子系統接ロ，其特徵在幹，還包括三相輸出濾波器，所述三相輸出濾波器的輸入端與各組單相全橋的第一交流端的並接端以及所有単相全橋的第二交流端的並接端連接，所述三相輸出濾波器的輸出端與所述物理仿真子系統連接。
9.根據權利要求7或8所述的物理仿真子系統接ロ，其特徵在幹，所述M與所述N的取值不相等。
10.根據權利要求7或8所述的物理仿真子系統接ロ，其特徵在幹，所述M與所述N的取值相等。
全文摘要
本發明提出一種並聯型數模綜合仿真系統接口，包括基於並聯型整流器和跟隨器的物理仿真子系統接口、測量單元、數字仿真子系統接口以及控制系統；其中，並聯型的物理仿真子系統接口連接三相電源和物理仿真子系統；用於測量物理仿真子系統埠電壓和電流的測量單元，與數字仿真子系統接口連接；數字仿真子系統接口與數字仿真子系統連接；數字仿真子系統與控制系統連接。可以將物理仿真子系統和數字仿真子系統綜合起來，構成整個電力系統的實時仿真模型，從而充分發揮物理仿真和數字仿真的優勢。本發明還提出一種物理仿真子系統接口。
文檔編號G05B17/02GK102540907SQ20121003785
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月17日 優先權日2012年2月17日
發明者張碩延, 曹亞龍, 曾傑, 毛承雄, 王丹, 盛超, 陸繼明, 陳迅 申請人:華中科技大學, 廣東電網公司電力科學研究院