[發明專利]一種電力系統動模實驗的快速系統原型開發平臺及方法

在審

• 申請號: 202310485723.4
• 申請日: 2023-04-28
• 公開（公告）號: CN116502448A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 文勁宇;向往;張港華;周猛;左文平
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李曉飛

本發明公開了一種電力系統動模實驗的快速系統原型開發平臺及方法。一種電力系統動模實驗的快速系統原型開發平臺，包括：開發主機、快速原型控制器和功率硬件快速原型樣機；開發主機建立功率硬件快速原型樣機的仿真模型及其控制算法，并將其轉換為控制信息；快速原型控制器根據控制信息向功率硬件快速原型樣機發送控制指令，并實時獲取功率硬件快速原型樣機的運行狀態數據反饋至開發主機；功率硬件快速原型樣機根據控制指令調整不同拓撲結構，并進行相應的電力系統動態模擬實驗。解決針對不同電力系統進行動模實驗時，需要制造相應的各種不同的換流器以配合RCP開展實驗，費時費力，成本高的技術問題，降低電力系統動模實驗難度，提高工作效率。

技術領域

本發明屬于電力系統動態模擬實驗技術領域，更具體地，涉及一種電力系統動模實驗的快速系統原型開發平臺及方法。

背景技術

開展動態模擬實驗是驗證新型電力系統拓撲結構和控制算法的有效性的重要環節。在搭建新型電力系統動態模擬實驗平臺時，研究人員不僅要搭建動態模擬實驗裝置，而且需要對動態模擬實驗裝置的控制算法進行建模仿真測試后，進行控制算法代碼的編寫并燒寫至芯片中，最終完成動態模擬實驗裝置和控制算法驗證。由此，研究人員要求具備復雜控制系統的編程能力，且需在代碼編程和調試上花費過多時間，影響研究效率。

快速控制原型(Rapid?Control?Prototype,RCP)開發方法采用快速原型控制器和真實被控對象的組合形式，研究人員僅需在商業軟件MATLAB/Simulink中建立并調試含所需控制算法的仿真模型后，即可將控制算法通過快速原型控制器去控制功率硬件快速原型樣機，在實時的環境中驗證控制算法，能有效克服復雜控制系統編程開發的困難，提高研發效率。

但由于新型電力系統中的各種被控對象如柔性直流換流器及柔性直流系統本身也在發展變化過程中，采用RCP開發方法則需要相應研究各種不同的換流器拓撲及控制，也就是要制造相應的各種不同的換流器以配合RCP開展實驗，費時費力，成本高，靈活性低。

發明內容

針對相關技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種電力系統動模實驗的快速系統原型開發平臺及方法，旨在解決針對不同電力系統進行動模實驗時，需要制造相應的各種不同的換流器以配合RCP開展實驗，費時費力，成本高的問題。

為實現上述目的，第一方面，本發明提供了一種電力系統動模實驗的快速系統原型開發平臺，包括：開發主機、快速原型控制器和功率硬件快速原型樣機；

所述開發主機用于建立模擬電力系統的功率硬件快速原型樣機的仿真模型及其控制算法，并轉換為控制信息；

所述快速原型控制器用于根據所述控制信息向所述功率硬件快速原型樣機發送控制指令，并實時獲取所述功率硬件快速原型樣機的運行狀態數據反饋至所述開發主機；

所述功率硬件快速原型樣機用于根據所述控制指令調整不同拓撲結構，并進行相應的電力系統動態模擬實驗。

可選的，所述功率硬件快速原型樣機包括多個模塊化多電平換流器MMC，所述模塊化多電平換流器的子模塊至少包括全橋型、半橋型或全半橋混合串聯型功率子模塊中的一種；

所述功率硬件快速原型樣機根據所述開發主機的軟件指令選取MMC的子模塊類型，形成不同類型的MMC組合。

可選的，所述功率硬件快速原型樣機根據所述開發主機的軟件指令控制多個MMC之間的連接方式，用以組合形成兩端、多端柔性直流系統和柔性直流電網的系統拓撲結構。

可選的，所述功率硬件快速原型樣機根據所述開發主機的軟件指令控制單個MMC內的全橋型或者半橋型功率子模塊之間的連接方式，用以組合形成不同系統拓撲結構。

可選的，所述開發主機與所述快速原型控制器之間以電信號的方式交換所述功率硬件快速原型樣機的運行狀態數據，所述快速原型控制器與所述功率硬件快速原型樣機之間以光信號的方式交換所述控制信息與所述運行狀態數據。