[發明專利]基于FPGA的有源配電網暫態實時仿真多速率接口方法

有效

• 申請號: 201410135949.2
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103942372B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 李鵬;丁承第;王成山;于浩;于力;郭曉斌;許愛東;董旭柱;吳爭榮
• 申請（專利權）人: 天津大學;南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種基于FPGA的有源配電網暫態實時仿真多速率接口方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步：在離線環境下，采用電氣系統和控制系統基本元件對有源配電系統進行建模，讀取各類基本元件的基本參數信息和拓撲連接關系，根據實時仿真器中電氣系統和控制系統的整體求解框架、各類基本元件的處理方式、矩陣求解方式等，分別計算電氣系統進行一個時步解算所需的時鐘周期數n_e和控制系統進行一個時步解算所需的時鐘周期數n_c，根據FPGA的驅動時鐘頻率f以及電氣系統時鐘周期數n_e和控制系統時鐘周期數n_c，計算電氣系統和控制系統所對應的每一時步仿真所需的計算時間t_e和t_c，其中t_e=n_e/f，t_c=n_c/f；

第二步：在離線環境下，設定電氣系統的實時仿真步長Δt_e，電氣系統的解算要首先保證實時性，即t_e<Δt_e，并在保證仿真精度的前提下選擇步長；

第三步：在離線環境下，根據電氣系統實時仿真步長Δt_e自動確定控制系統的實時仿真步長Δt_c，控制系統的解算要首先保證實時性，即t_c<Δt_c，同時，將控制系統的實時仿真步長Δt_c設為電氣系統實時仿真步長Δt_e的整數倍k，并根據公式Δtc=kΔte,k=1tc≤ΔteΔtc=kΔte,k=ceil(tc/Δte)tc>Δte]]>計算得到控制系統的實時仿真步長Δt_c，其中函數ceil用于獲得大于或者等于輸入值的最小整數；

第四步：在離線環境下，根據選定的電氣系統實時仿真步長Δt_e與控制系統的實時仿真步長Δt_c，計算各類基本元件等效電導、歷史項電流源、更新計算參數，計算節點導納矩陣逆矩陣，將所述參數以及第一步中所述的各類基本元件的基本參數信息和拓撲連接關系，上傳至在線仿真環境，并在FPGA中為電氣系統和控制系統分配獨立的計算資源，設置仿真時刻t=0；

第五步：在在線環境下，開始下一時步的仿真；

第六步：控制系統進行一個時步的計算，t=t+Δt_c，計算得到控制系統每個基本環節的輸出值；同時，電氣系統進行k個時步計算，t=t+kΔt_e，計算得到電氣系統的節點電壓瞬時值和支路電流，其中，所述的k與第三步所述的k相同，所述的控制系統的計算和電氣系統的計算是采用并行方式加以實現的；

第七步：進行數據交互，電氣系統和控制系統在FPGA中進行多速率接口通信，將控制系統的輸出值存入電氣系統中的電源模塊和電力電子模塊中，所述控制系統的輸出值包括受控源輸出值以及電力電子控制信號，而控制系統通過測量元件讀取電氣系統第k個時步計算后的接口變量輸出值，并存入存儲器，所述的接口變量輸出值包括電壓和電流測量值；

第八步：判斷仿真時間是否達到仿真終了時刻，如達到仿真終了時刻，則仿真結束；否則返回第五步。