[實(shí)用新型]一種基于NI-PXI分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)字物理混合仿真平臺(tái)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320697809.5
• 申請(qǐng)日: 2013-11-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203561844U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝木凱;李光輝;何國(guó)慶;鮑薇;孫艷霞;馮凱輝;趙偉然;孫樹(shù)敏;李廣磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;中國(guó)電力科學(xué)研究院;國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G05B17/02
• 分類號(hào): G05B17/02
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于新能源發(fā)電技術(shù)，具體講涉及一種基于NI-PXI分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)字物理混合仿真平臺(tái)。?

背景技術(shù)

間歇式可再生能源發(fā)電會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定帶來(lái)一系列的影響，電網(wǎng)友好型分布式新能源發(fā)電技術(shù)利用混合儲(chǔ)能系統(tǒng)可有效抑制電源功率波動(dòng)，通過(guò)對(duì)后端DC/AC換流器的靈活控制，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電壓和頻率進(jìn)行支撐調(diào)節(jié)。搭建開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是開(kāi)展分布式新能源和微電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)研究的有效手段，目前，國(guó)內(nèi)外搭建的關(guān)于分布式電源和微電網(wǎng)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要分為以下幾類：?

（1）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)全部以純物理機(jī)組搭建實(shí)現(xiàn)。目前，國(guó)多內(nèi)外搭建了諸多分布式電源和微電網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在該類平臺(tái)一次設(shè)備主要包括風(fēng)力發(fā)電單元、光伏發(fā)電單元、蓄電池儲(chǔ)能單元、傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)發(fā)電單元等分布式電源，通過(guò)監(jiān)控平臺(tái)完成分布式電源的監(jiān)控與能量管理，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在該類分布式電源和微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，所有環(huán)節(jié)都通過(guò)實(shí)際的物理模型實(shí)現(xiàn)，并且所有的控制策略已封裝固化到設(shè)備內(nèi)部，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開(kāi)放程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究的需要。?

（2）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以純數(shù)字的仿真程序?qū)崿F(xiàn)。目前，國(guó)內(nèi)外有很多關(guān)于分布式電源或微電網(wǎng)相關(guān)仿真平臺(tái)，該平臺(tái)的通過(guò)一些綜合分析程序，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的是一種純數(shù)字的分析計(jì)算，分析對(duì)象全部通過(guò)數(shù)字模型實(shí)現(xiàn)。在該類實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，缺乏對(duì)分布式電源和微電網(wǎng)一些電磁暫態(tài)的實(shí)證性分析研究。?

（3）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以實(shí)時(shí)仿真器實(shí)現(xiàn)分布式電源主控系統(tǒng)。目前，國(guó)內(nèi)外有些分布式電源的半實(shí)物仿真平臺(tái)，該平臺(tái)中的分布式電源一次主電路由實(shí)際的物理器件搭建，分布式電源的主控制器由實(shí)時(shí)仿真器實(shí)現(xiàn)，通過(guò)在實(shí)時(shí)仿真器中搭建控制模型，實(shí)現(xiàn)分布式電源的半實(shí)物仿真。在該類實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，分布式電源的所有控制策略全部放入仿真器中，未采用分層控制設(shè)計(jì)技術(shù)，導(dǎo)致分布式電源失去了就地自控能力，不利于分布式電源運(yùn)行模式的靈活切換。?

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種基于NI-PXI分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)字物理混合仿真平臺(tái)。本實(shí)用新型中的電網(wǎng)友好型分布式電源由間歇性可再生能源發(fā)電（如風(fēng)電、光伏等）系統(tǒng)和混合儲(chǔ)能系統(tǒng)—能量型儲(chǔ)能鋰電池系統(tǒng)和功率型儲(chǔ)能超級(jí)電容系統(tǒng)組成。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由兩臺(tái)電網(wǎng)友好型分布式電源、線路阻抗模擬裝置、系統(tǒng)負(fù)荷模擬裝置、NI-PXI純數(shù)字實(shí)時(shí)仿真裝置組成。依托該實(shí)用新型，可以完成電網(wǎng)友好型分布式新能源發(fā)電的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究與控制方法驗(yàn)證，多臺(tái)電網(wǎng)友好型分布式電源并聯(lián)協(xié)調(diào)運(yùn)行控制技術(shù)，系統(tǒng)線路阻抗對(duì)電源出力的影響，以及分布式新能源發(fā)電數(shù)字/物理混合仿真技術(shù)，通過(guò)NI-PXI純數(shù)字實(shí)時(shí)仿真裝置的建模仿真，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)友好型分布式電源純數(shù)字實(shí)時(shí)仿真，通過(guò)仿真裝置與物理平臺(tái)的接口對(duì)接，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)友好型分布式電源數(shù)字/物理混合仿真。?

本實(shí)用新型的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：?

一種基于NI-PXI分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)字物理混合仿真平臺(tái)，其改進(jìn)之處在于，所述平臺(tái)包括分布式電源、線路阻抗模擬裝置、系統(tǒng)負(fù)荷模擬裝置、NI-PXI純數(shù)字實(shí)時(shí)仿真裝置和電網(wǎng)；?

所述分布式電源通過(guò)線路阻抗模擬裝置接入電網(wǎng)；?

通過(guò)NI-PXI純數(shù)字實(shí)時(shí)仿真裝置，建立各種純數(shù)字的仿真模型并通過(guò)仿真裝置與電源的接口進(jìn)行實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的數(shù)字/物理混合仿真運(yùn)行；?

所述電網(wǎng)友好型分布式電源包括可再生能源發(fā)電模塊、鋰電池儲(chǔ)能模塊、超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊、DC/AC變換器和底層控制器。?

優(yōu)選的，所述可再生能源發(fā)電模塊、鋰電池儲(chǔ)能模塊和超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊分別通過(guò)DC/AC變換器與直流母線并聯(lián)，構(gòu)成功率可控的直流供電系統(tǒng)，該直流供電系統(tǒng)通過(guò)DC/AC換流器與交流系統(tǒng)相連，NI-PXI純數(shù)字實(shí)時(shí)仿真裝置搭建Veristand平臺(tái)對(duì)交直流混合供電系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)調(diào)控制，構(gòu)成電網(wǎng)友好型分布式電源。?

優(yōu)選的，所述DC/AC變換器采樣調(diào)理電路采取0-3V模擬信號(hào)，進(jìn)入NI-PXI純數(shù)字實(shí)時(shí)仿真裝置數(shù)據(jù)采集板卡相對(duì)應(yīng)的信號(hào)引腳，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后由FPGA進(jìn)行數(shù)字處理完成數(shù)據(jù)輸入。?

優(yōu)選的，所述NI-PXI純數(shù)字實(shí)時(shí)仿真裝置數(shù)據(jù)輸出板卡輸出的模擬量直接送入相對(duì)應(yīng)DC/AC變換器采樣控制單元，對(duì)DC/AC變換器進(jìn)行外環(huán)控制完成數(shù)據(jù)輸出。?