[發(fā)明專利]基于FPGA的有源配電網(wǎng)實時仿真器參數(shù)配置通用化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811218911.6
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109508479B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鵬;金爍;王成山;王智穎
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F9/445;G06F113/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種基于FPGA的有源配電網(wǎng)實時仿真器參數(shù)配置通用化方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)在實時仿真器的上位機(jī)中，讀取待仿真的有源配電網(wǎng)基本參數(shù)；統(tǒng)計得到有源配電網(wǎng)元件的數(shù)量信息；設(shè)定仿真步長Δt、電氣系統(tǒng)仿真步長、控制系統(tǒng)仿真步長和輸出結(jié)果采樣間隔；計算出各類計算參數(shù)，包括：元件的等效電導(dǎo)、元件的歷史項電流源和更新運算所需計算參數(shù)；形成節(jié)點電導(dǎo)矩陣，計算節(jié)點電導(dǎo)矩陣的逆矩陣；設(shè)定實時仿真器的參數(shù)配置控制模塊中參數(shù)讀取開始信號與參數(shù)配置開始信號的時間間隔t₁和參數(shù)配置開始信號與實時仿真開始信號的時間間隔t₂；

2)將步驟1)得到的各類計算參數(shù)、節(jié)點電導(dǎo)矩陣的逆矩陣存入數(shù)據(jù)存儲只讀存儲器ROM_d的存儲器初始化文件中，將步驟1)所述的有源配電網(wǎng)元件的數(shù)量信息、仿真步長Δt、電氣系統(tǒng)仿真步長、控制系統(tǒng)仿真步長和輸出結(jié)果采樣間隔存入?yún)?shù)配置只讀存儲器ROM_p的存儲器初始化文件中；

3)啟動實時仿真器的參數(shù)配置控制模塊，將參數(shù)讀取開始信號置為高電平，從參數(shù)配置只讀存儲器ROM_p中讀取所述的有源配電網(wǎng)元件的數(shù)量信息、仿真步長Δt、電氣系統(tǒng)仿真步長、控制系統(tǒng)仿真步長和輸出結(jié)果采樣間隔；

4)在t₁時間后參數(shù)配置開始信號置為高電平，將步驟3)所讀取的有源配電網(wǎng)元件的數(shù)量信息和仿真步長Δt、電氣系統(tǒng)仿真步長、控制系統(tǒng)仿真步長和輸出結(jié)果采樣間隔賦值給寄存器；

5)在t₂時間后實時仿真開始信號置為高電平，設(shè)置仿真時刻t＝0，啟動仿真；

6)仿真時間向前推動一個步長，t＝t+Δt；

7)完成步驟6)所述步長的仿真計算，得到當(dāng)前步長的有源配電網(wǎng)元件的端電壓以及支路電流；

8)判斷物理時間是否達(dá)到仿真時間t，如達(dá)到仿真時間t，則進(jìn)入下一步，否則實時仿真器待機(jī)至仿真時間t后，進(jìn)入下一步；

9)判斷仿真時間t是否達(dá)到設(shè)定的仿真終了時刻T，如達(dá)到設(shè)定的仿真終了時刻T，則進(jìn)入下一步，否則返回步驟6)；

10)判斷是否要在線更換為其他算例進(jìn)行實時仿真，如不更換其他算例，則仿真結(jié)束，否則進(jìn)入下一步；

11)在在線環(huán)境下，對實時仿真器進(jìn)行全局復(fù)位操作，而后返回步驟1)進(jìn)行新算例的仿真。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的有源配電網(wǎng)實時仿真器參數(shù)配置通用化方法，其特征在于，步驟1)所述的有源配電網(wǎng)基本參數(shù)包括：基本無源元件的電阻、電感和電容參數(shù)，線路元件的電阻和電感矩陣，電源元件的幅值、頻率和初始相位，斷路器元件的開路電阻、閉合電阻和斷路器動作時間，電力電子開關(guān)元件表示開路的電阻和電容與表示閉合的電感，所有元件的節(jié)點編號，節(jié)點電導(dǎo)矩陣維數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的有源配電網(wǎng)實時仿真器參數(shù)配置通用化方法，其特征在于，步驟1)中所述的有源配電網(wǎng)元件的數(shù)量信息是，是否含有基本無源元件、基本無源元件個數(shù)、基本無源元件節(jié)點個數(shù)，是否含有電源元件、電源元件幅值個數(shù)、電源元件初始相位個數(shù)、正弦函數(shù)查表法采樣步長、正弦函數(shù)查表法采樣間隔點總數(shù)、電源元件節(jié)點個數(shù)、理想電源個數(shù)、受控電源個數(shù)，是否含有線路元件、線路元件個數(shù)、線路元件節(jié)點個數(shù)，是否含有斷路器元件、斷路器元件個數(shù)、斷路器元件節(jié)點個數(shù)，是否含有電力電子元件、電力電子元件個數(shù)、電力電子元件節(jié)點個數(shù)，測量元件個數(shù)，控制系統(tǒng)需輸入的來自電氣系統(tǒng)的電壓電流個數(shù)、控制系統(tǒng)需輸出至電氣系統(tǒng)的電力電子開關(guān)信號個數(shù)、控制系統(tǒng)需輸出至電氣系統(tǒng)的受控源控制量個數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的有源配電網(wǎng)實時仿真器參數(shù)配置通用化方法，其特征在于，步驟1)中所述的實時仿真器的參數(shù)配置控制模塊，是由時鐘信號、復(fù)位信號、參數(shù)讀取開始信號、參數(shù)配置開始信號、實時仿真開始信號組成，時鐘信號和復(fù)位信號分別由實時仿真器全局時鐘信號和全局復(fù)位信號輸入，參數(shù)讀取開始信號經(jīng)仿實時真器開發(fā)板按鍵輸入，在輸入?yún)?shù)讀取開始信號后，延時t₁時間輸出參數(shù)配置開始信號高電平，再延時t₂時間輸出實時仿真開始信號高電平。