[發(fā)明專利]適用于ADPSS雙饋風(fēng)機(jī)閉環(huán)試驗(yàn)的并行異構(gòu)仿真方法

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• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109190320A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐梅梅;穆清;古庭赟;顧威;王祥旭;秦健;張艷;范強(qiáng);劉斌;高敏麗;彭紅英;鄭偉杰
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 貴陽中新專利商標(biāo)事務(wù)所 52100
• 代理人: 商小川

本發(fā)明公開了一種適用于ADPSS雙饋風(fēng)機(jī)閉環(huán)試驗(yàn)的并行異構(gòu)仿真方法，通過FPGA和CPU的異構(gòu)并行，結(jié)合電磁暫態(tài)仿真分網(wǎng)技術(shù)的雙饋風(fēng)機(jī)的分時間尺度仿真方法，通過初始化和時序控制實(shí)現(xiàn)大時間尺度的雙饋風(fēng)機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在CPU上仿真和小時間尺度的雙饋風(fēng)機(jī)的變流器在FPGA上仿真；通過基于FPGA的雙饋風(fēng)機(jī)的變流器高速IO通訊接口連接外部控制器，實(shí)現(xiàn)外部控制器對雙饋風(fēng)機(jī)的變流器的控制；實(shí)現(xiàn)帶外部控制器的雙饋風(fēng)機(jī)的閉環(huán)實(shí)時仿真；解決了現(xiàn)有技術(shù)對雙饋風(fēng)機(jī)模型的實(shí)時仿真存在的采用大仿真步長會產(chǎn)生很大的仿真誤差。但是如果整個系統(tǒng)采用小仿真步長，計(jì)算量過大，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時仿真等技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于ADPSS雙饋風(fēng)機(jī)閉環(huán)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于ADPSS雙饋風(fēng)機(jī)閉環(huán)試驗(yàn)的并行異構(gòu)仿真方法。

背景技術(shù)

高級數(shù)字實(shí)時仿真系統(tǒng)(Advanced Digital Power System Simulator，縮寫為ADPSS)是一種基于大規(guī)模超級計(jì)算平臺的全數(shù)字實(shí)時電力系統(tǒng)仿真裝置，它用于電網(wǎng)運(yùn)行分析、故障判斷、事故反演、硬件閉環(huán)試驗(yàn)及在線超實(shí)時分析等領(lǐng)域，基本涵蓋了電力系統(tǒng)運(yùn)行分析的各個場合。

新能源設(shè)備廠家林立，控制系統(tǒng)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和控制特性，每一個廠家都有其獨(dú)特的控制秘方。以前的控制系統(tǒng)試驗(yàn)，主要是通過波形回放的方法測試新能源設(shè)備的控制特性，檢測新能源控制設(shè)備在不同電網(wǎng)狀態(tài)下的響應(yīng)是不是符合國家標(biāo)準(zhǔn)。這種檢測手段的主要依據(jù)是新能源設(shè)備不會對電網(wǎng)產(chǎn)生主動影響。但是隨著新能源設(shè)備入網(wǎng)比例的快速提高，新能源設(shè)備控制系統(tǒng)的特性對電網(wǎng)的影響也越來越大。新能源設(shè)備的試驗(yàn)檢測已經(jīng)不能采用以前的波形回放方法，而需要采用考慮新能源設(shè)備和電網(wǎng)交互閉環(huán)特性的實(shí)時仿真技術(shù)了。

由于雙饋風(fēng)機(jī)的模型比較復(fù)雜，還含有仿真計(jì)算量很大的電力電子換流器設(shè)備，一般的仿真平臺通過CPU難以實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)機(jī)模型的實(shí)時仿真，也就難以實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)機(jī)帶控制器的閉環(huán)仿真試驗(yàn)。由于雙饋發(fā)電機(jī)的模型非常復(fù)雜，計(jì)算量很大。同時由于雙饋風(fēng)機(jī)還含有一個背靠背換流器需要仿真。換流器需要從外部的風(fēng)電控制器中接受高頻率的觸發(fā)脈沖。所以雙饋風(fēng)機(jī)系統(tǒng)仿真采用大仿真步長會產(chǎn)生很大的仿真誤差。但是如果整個系統(tǒng)采用小仿真步長，計(jì)算量過大，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時仿真。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種適用于ADPSS雙饋風(fēng)機(jī)閉環(huán)試驗(yàn)的并行異構(gòu)仿真方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)對雙饋風(fēng)機(jī)模型的實(shí)時仿真存在的采用大仿真步長會產(chǎn)生很大的仿真誤差。但是如果整個系統(tǒng)采用小仿真步長，計(jì)算量過大，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時仿真等技術(shù)問題。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案：

一種適用于ADPSS雙饋風(fēng)機(jī)閉環(huán)試驗(yàn)的并行異構(gòu)仿真方法，通過FPGA和CPU異構(gòu)運(yùn)行，結(jié)合電磁暫態(tài)仿真分網(wǎng)技術(shù)的雙饋風(fēng)機(jī)的分時間尺度仿真方法，通過初始化和時序控制實(shí)現(xiàn)大時間尺度的雙饋風(fēng)機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在CPU上仿真和小時間尺度的雙饋風(fēng)機(jī)的變流器在FPGA上仿真；通過基于FPGA的雙饋風(fēng)機(jī)的變流器高速IO通訊接口連接外部控制器，實(shí)現(xiàn)外部控制器對雙饋風(fēng)機(jī)的變流器的控制；實(shí)現(xiàn)帶外部控制器的雙饋風(fēng)機(jī)的閉環(huán)實(shí)時仿真。

所述雙饋風(fēng)機(jī)的分時間尺度仿真方法包括：

步驟1.1、通過分立的仿真元件在ADPSS仿真軟件中建立雙饋風(fēng)機(jī)的仿真模型，仿真模型包括濾波電路，變流器和風(fēng)力發(fā)電機(jī)及Chopper電路；

步驟1.2、確定大小時間尺度的仿真步長，并根據(jù)大時間尺度的仿真步長，確定解耦元件的參數(shù)；比較解耦元件參數(shù)和雙饋風(fēng)機(jī)的設(shè)備參數(shù)拆出解耦元件；

步驟1.3通過解耦點(diǎn)把系統(tǒng)分為兩個時間尺度子系統(tǒng)，大時間尺度系統(tǒng)仿真網(wǎng)絡(luò)和小時間尺度仿真網(wǎng)絡(luò)。

所述通過初始化和時序控制實(shí)現(xiàn)大時間尺度的雙饋風(fēng)機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在CPU上仿真和小時間尺度的雙饋風(fēng)機(jī)的變流器在FPGA上仿真的步驟分為：