[發明專利]基于RTDS的低壓有源濾波器控制器的閉環仿真測試方法

無效

• 申請號: 201410000982.4
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN103760888A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 鄧才波;范瑞祥;徐在德;肖紅霞;潘本仁;熊俊杰
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網江西省電力科學研究院
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 姚伯川

技術領域????

本發明涉及一種基于RTDS的低壓有源電力濾波器控制器的閉環仿真測試方法，屬電力系統實時數字仿真技術領域。

背景技術

伴隨電力系統的迅速發展，無功及諧波負荷迅速增加，為了應對這些問題，電力系統中越來越多的引入有源電力濾波器（簡稱APF）進行無功補償和諧波治理。為確保此類裝置的穩定可靠運行，通常需要進行多項試驗測試。目前上述試驗測試主要采用軟件仿真或是通過現場投切及治理試驗完成。軟件仿真可構建符合裝置設計參數的模型，實現方便，在驗證理論算法和控制策略方面具備優勢，但無法檢驗實際控制器的真實性能，因此其準確性存在疑問。現場測試準確性可以得到保障，但實施難度較大，且很多特殊工況難以模擬，無法實現裝置的全面性能驗證。

實時數字仿真系統（Real?Time?Digital?Simulator簡稱RTDS）是國際上研制和投入商業化應用最早的數字實時仿真裝置，也是目前世界上使用最多，被最廣泛采用的電力系統實時仿真裝置。全數字式實時仿真器RTDS由計算軟件（RSCAD）、計算處理和接口等硬件設備（RACK）組成，包括配套的工作站或微機，可以連續和實時地模擬電力系統的電磁暫態和機電暫態現象，典型的仿真步長為50～80微秒。實時數字仿真系統具有電網及其各種狀態的精確模擬能力和多種輸入輸出接口，能夠在實驗室環境對電氣設備進行全面的精確的實時動態的測試，同時能夠軟、硬件結合，因此構建基于RTDS的APF裝置仿真測試模型，連接APF控制器進行仿真測試將有效彌補純軟件仿真測試和現場測試的各自缺點，既能模擬現場可能出現的各種工況，又能節約成本，同時由于直接測試了實物控制器所以具備較高的可信度，可為此類裝置的研發、設計與性能評估帶來了極大的便利。

發明內容

本發明的目的是，根據電力系統采用有源電力濾波器現場測試無法實現全面驗證的問題，本發明建立一種基于RTDS的低壓APF裝置控制器的閉環仿真測試方法。

實現本發明的技術方案是，將低壓APF裝置控制器接入RTDS實時數字仿真系統，建立閉環仿真測試平臺；通過RTDS實時數字仿真測試平臺對有源電力濾波器裝置控制器進行閉環測試。

本發明方法首先在RTDS實時數字仿真環境中構建有源電力濾波器的運行軟件模型，其中包括三相電網和負載，按照實際運行系統設置參數，如線路、變壓器、負載的參數等，以便完全模擬實際現場運行工況；同時構建包括三相逆變橋及輸出濾波器的APF一次系統模型。

本發明閉環仿真測試裝置包括RTDS輸入輸出硬件接口、APF控制板和信號接口板；RTDS輸入輸出硬件接口通過信號接口板連接APF控制板；其余部分包括三相電網、負載及APF主電路等均由RTDS軟件模擬。

測試時RTDS實時數字仿真系統通過GTAO（模擬輸出接口）經功放后向APF控制器提供必要的模擬電壓、電流信號。APF控制器接收這些信號后進行計算處理，輸出開關信號至GTFPI（空接點輸入接口）驅動開關及接觸器模型，輸出觸發脈沖信號至GTDI（數字輸入接口）驅動三相逆變橋模型，從而形成由APF控制器與RTDS（包括輸入輸出接口裝置和軟件模型）構成的控制閉環。

由于低壓APF控制器一般需要低壓配電網額定220V電壓信號、交/直流小電流信號，輸出一般為開關信號（空接點信號）和脈沖信號。但RTDS的GTAO口只支持輸出±10V以內的電壓信號，配合功放輸出電壓只能達到交/直流140V，無法達到220V；輸出電流可達到30A，但0.2A以下交直流小電流輸出線性度及精度不高，無法滿足APF對交流/直流小電流信號的需求；且RTDS的GTDI輸入脈沖電平只兼容5V和24V，無法適用APF控制器其他脈沖輸入電平。

為實現APF控制器與RTDS軟件模型之間的信號匹配，本發明采用構建RTDS的實物控制器仿真實驗標準接口中的接口板進行信號的兼容。該接口板包括交流電壓調理模塊、小電流信號調理模塊、直流電壓轉直流電流調理模塊及脈沖調理模塊，可以有效的解決上述信號范圍及精度的匹配問題。

本發明的有益效果是，本發明采用基于RTDS的低壓APF控制器的閉環仿真測試方法彌補了純軟件仿真測試和現場測試的缺點，既能模擬現場可能出現的各種工況，又能節約成本，同時由于直接測試了實物控制器所以具備較高的可信度，可為此類裝置的研發、設計與性能評估帶來了極大的便利。本發明方法可對無功負載反復投切、諧波、系統短路、系統三相不平衡、系統頻偏、系統瞬時過壓或者欠壓等各類系統工況進行實驗。

附圖說明????