專利名稱：并聯(lián)型數(shù)模綜合仿真系統(tǒng)接口和物理仿真子系統(tǒng)接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及數(shù)模信號(hào)仿真領(lǐng)域，具體涉及并聯(lián)型數(shù)模綜合仿真系統(tǒng)接口和物理仿真子系統(tǒng)接ロ。
背景技術(shù)：
隨著風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)和利用，考慮將分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量變換裝置等分布式發(fā)電供能系統(tǒng)以微網(wǎng)的形式接入到大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，與大電網(wǎng)互為支撐，從而充分發(fā)揮分布式發(fā)電 供能系統(tǒng)的效能。由于微網(wǎng)系統(tǒng)的引入，需要對(duì)微網(wǎng)與大電網(wǎng)的相互作用機(jī)理以及微網(wǎng)系統(tǒng)獨(dú)網(wǎng)運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行的運(yùn)行特性進(jìn)行深入的研究。電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真技術(shù)是進(jìn)行電カ系統(tǒng)運(yùn)行特性研究及裝置測(cè)試的重要手段，在很多方面具有不可替代的作用，因此，建設(shè)具有可再生能源發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)及其所接入大電網(wǎng)的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，成為研究微網(wǎng)及其與大電網(wǎng)相互作用機(jī)理的必然要求。目前使用物理仿真系統(tǒng)或者數(shù)字仿真系統(tǒng)進(jìn)行研究微網(wǎng)與大電網(wǎng)的相互作用機(jī)理以及微網(wǎng)系統(tǒng)獨(dú)網(wǎng)運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行的運(yùn)行特性。物理仿真考慮了非線性等復(fù)雜的不確定因素，因此能夠比較準(zhǔn)確地模擬電カ系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，對(duì)于機(jī)理尚不清楚的現(xiàn)象以及新型電カ設(shè)備的研究十分方便，但是其建模過(guò)程復(fù)雜，時(shí)間及資金消耗大，參數(shù)調(diào)整困難，移植性和兼容性受到限制；數(shù)字仿真采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)，結(jié)合了大型軟件和復(fù)雜硬件，其建模速度快，參數(shù)調(diào)整方便，能對(duì)大系統(tǒng)進(jìn)行仿真，但是對(duì)于新型的設(shè)備和控制策略的仿真不盡人
ο

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提出一種并聯(lián)型數(shù)模綜合仿真系統(tǒng)接ロ，該接ロ可以將物理仿真子系統(tǒng)和數(shù)字仿真子系統(tǒng)綜合起來(lái)，構(gòu)成整個(gè)電カ系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真模型，從而充分發(fā)揮物理仿真和數(shù)字仿真的優(yōu)勢(shì)。為達(dá)到上述目的，采用的方案—種并聯(lián)型數(shù)模綜合仿真系統(tǒng)接ロ，包括物理仿真子系統(tǒng)接ロ、測(cè)量單元、數(shù)字仿真子系統(tǒng)接ロ以及控制系統(tǒng)；其中，所述物理仿真子系統(tǒng)接ロ包括輸入變壓器、3組并聯(lián)型整流器、3組并聯(lián)型跟隨器；所述輸入變壓器的一次繞組端接三相電源，所述輸入變壓器的二次繞組分為3組；每組并聯(lián)型整流器包括M個(gè)三相全橋；每組并聯(lián)型跟隨器包括N個(gè)單相全橋；其中，M、N為正整數(shù)；不同組的二次繞組連接不同組的并聯(lián)型整流器中的三相全橋的交流端；在同一并聯(lián)型整流器中，三相全橋的第一輸出端并接以及第ニ輸出端并接；不同并聯(lián)型整流器的三相全橋的第一輸出端的并接端連接不同并聯(lián)型跟隨器的単相全橋的第一直流端；不同并聯(lián)型整流器的三相全橋的第二輸出端的并接端連接不同并聯(lián)型跟隨器的単相全橋的第二直流端；同一并聯(lián)型跟隨器的単相全橋的第一交流端并接；所有単相全橋的第二交流端并接；各組單相全橋的第一交流端的并接端、第二交流端的并接端與物理仿真子系統(tǒng)連接；用于測(cè)量所述物理仿真子系統(tǒng)端ロ電壓和電流的所述測(cè)量単元，與根據(jù)所述測(cè)量單元測(cè)量的電壓和電流信息來(lái)控制自身輸出狀態(tài)的所述數(shù)字仿真子系統(tǒng)接ロ連接；所述數(shù)字仿真子系統(tǒng)接ロ的輸出端與數(shù)字仿真子系統(tǒng)連接；所述數(shù)字仿真子系統(tǒng)，與接收所述數(shù)字仿真子系統(tǒng)輸出的電壓和電流信息來(lái)控制所述物理仿真子系統(tǒng)接ロ的所述控制系統(tǒng)連接。本實(shí)用新型提出一種并聯(lián)型數(shù)模綜合仿真系統(tǒng)接ロ，該接ロ基于并聯(lián)型整流器和跟隨器，通過(guò)控制系統(tǒng)接收數(shù)字仿真子系統(tǒng)的電壓電流信號(hào)，來(lái)控制物理仿真子系統(tǒng)接ロ 的工作狀態(tài)，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)物理仿真子系統(tǒng)邊界條件的效果；通過(guò)測(cè)量単元得到物理仿真子系統(tǒng)端ロ的電壓電流，然后根據(jù)測(cè)量單元測(cè)得的電壓電流來(lái)進(jìn)行數(shù)字仿真，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)數(shù)字仿真子系統(tǒng)邊界條件的效果；從而可以將物理仿真子系統(tǒng)和數(shù)字仿真子系統(tǒng)綜合起來(lái)，構(gòu)成整個(gè)電カ系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真模型，從而充分發(fā)揮物理仿真和數(shù)字仿真的優(yōu)勢(shì)。本實(shí)用新型還提出一種物理仿真子系統(tǒng)接ロ，包括輸入變壓器、3組并聯(lián)型整流器、3組并聯(lián)型跟隨器；所述輸入變壓器的一次繞組端接三相電源，所述輸入變壓器的二次繞組分為3組；每組并聯(lián)型整流器包括M個(gè)三相全橋；每組并聯(lián)型跟隨器包括N個(gè)單相全橋；其中，M、N為正整數(shù)；不同組的二次繞組連接不同組的并聯(lián)型整流器中的三相全橋的交流端；在同一并聯(lián)型整流器中，三相全橋的第一輸出端并接以及第ニ輸出端并接；不同并聯(lián)型整流器的三相全橋的第一輸出端的并接端連接不同并聯(lián)型跟隨器的単相全橋的第一直流端；不同并聯(lián)型整流器的三相全橋的第二輸出端的并接端連接不同并聯(lián)型跟隨器的単相全橋的第二直流端；同一并聯(lián)型跟隨器的単相全橋的第一交流端并接；所有単相全橋的第二交流端并接；各組單相全橋的第一交流端的并接端、第二交流端的并接端與物理仿真子系統(tǒng)連接。

圖I是本實(shí)用新型中并聯(lián)型數(shù)模綜合仿真系統(tǒng)接ロ的ー個(gè)優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型中并聯(lián)型數(shù)模綜合仿真系統(tǒng)接ロ的另ー個(gè)優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為便于理解，將結(jié)合附圖進(jìn)行闡述。請(qǐng)參考圖1，本實(shí)用新型提出一種并聯(lián)型數(shù)模綜合仿真系統(tǒng)接ロ，包括物理仿真子系統(tǒng)接ロ Tl、測(cè)量單元T2、數(shù)字仿真子系統(tǒng)接ロ T4以及控制系統(tǒng)T6 ；其中，物理仿真子系統(tǒng)接ロ Tl包括輸入變壓器1、3組并聯(lián)型整流器2、3組并聯(lián)型跟隨器4 ;輸入變壓器I的一次繞組端接三相電源，輸入變壓器I的二次繞組分為3組；每組并聯(lián)型整流器2包括M個(gè)三相全橋3 ;每組并聯(lián)型跟隨器4包括N個(gè)單相全橋5 ;其中，M、N為正整數(shù)；不同組的二次繞組連接不同組的并聯(lián)型整流器2中的三相全橋3的交流端；在同一并聯(lián)型整流器2中，三相全橋3的第一輸出端并接以及第ニ輸出端并接；不同并聯(lián)型整流器2的三相全橋3的第一輸出端的并接端連接不同并聯(lián)型跟隨器4的単相全橋5的第一直流端；不同并聯(lián)型整流器2的三相全橋3的第二輸出端的并接端連接不同并聯(lián)型跟隨器4的単相全橋5的第二直流端；同一并聯(lián)型跟隨器4的単相全橋5的第一交流端并接；所有単相全橋5的第二交流端并接；各組單相全橋5的第一交流端的并接端、第二交流端的并接端與物理仿真子系統(tǒng)連接；用于測(cè)量物理仿真子系統(tǒng)端ロ電壓和電流的測(cè)量單元T2，與數(shù)字仿真子系統(tǒng)接ロTl連接；數(shù)字仿真子系統(tǒng)接ロ T4與數(shù)字仿真子系統(tǒng)連接；數(shù)字仿真子系統(tǒng)接ロ T4根據(jù)測(cè)量単元T2測(cè)量的電壓和電流信息來(lái)控制自身輸出狀態(tài)；數(shù)字仿真子系統(tǒng)的輸出端給控制系統(tǒng)T6提供電壓和電流信息，控制系統(tǒng)T6根據(jù)接收的數(shù)字仿真子系統(tǒng)輸出的電壓和電流信息來(lái)控制物理仿真子系統(tǒng)接ロ Tl的工作狀態(tài)。本實(shí)用新型提出一種并聯(lián)型數(shù)模綜合仿真系統(tǒng)接ロ，該系統(tǒng)接ロ基于并聯(lián)型整流 器和跟隨器，通過(guò)控制系統(tǒng)接收數(shù)字仿真子系統(tǒng)的電壓電流信號(hào)，來(lái)控制物理仿真子系統(tǒng)接ロ的工作狀態(tài)，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)物理仿真子系統(tǒng)邊界條件的效果；通過(guò)測(cè)量単元得到物理仿真子系統(tǒng)端ロ的電壓電流，然后根據(jù)測(cè)量單元測(cè)得的電壓電流來(lái)進(jìn)行數(shù)字仿真，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)數(shù)字仿真子系統(tǒng)邊界條件的效果；從而可以將物理仿真子系統(tǒng)和數(shù)字仿真子系統(tǒng)綜合起來(lái)，構(gòu)成整個(gè)電カ系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真模型，從而充分發(fā)揮物理仿真和數(shù)字仿真的優(yōu)勢(shì)。為了濾除高頻開(kāi)關(guān)諧波，可對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行改迸，參見(jiàn)圖2，物理仿真子系統(tǒng)接ロ Tl還包括三相輸出濾波器6，三相輸出濾波器6的輸入端與各組單相全橋5的第一交流端的并接端以及所有單相全橋5的第二交流端的并接端連接,三相輸出濾波器6的輸出端與物理仿真子系統(tǒng)連接。其中，控制系統(tǒng)根據(jù)數(shù)字仿真子系統(tǒng)輸出的電壓和電流信息來(lái)控制物理仿真子系統(tǒng)接ロ吋，利用數(shù)字仿真子系統(tǒng)輸出的電壓采用電壓跟蹤算法來(lái)控制物理仿真子系統(tǒng)接ロ輸出電壓；利用數(shù)字仿真子系統(tǒng)輸出的電流采用電流跟蹤算法來(lái)控制物理仿真子系統(tǒng)接ロ輸出電流。其中，三相全橋的數(shù)目M與単相全橋的數(shù)目N的取值可以不相等，使得并聯(lián)型整流器和并聯(lián)型跟隨器的設(shè)計(jì)更靈活。本實(shí)用新型還提出一種物理仿真子系統(tǒng)接ロ具體結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)圖I或者圖2，此處不再贅述。在本實(shí)用新型中，基于并聯(lián)型的物理仿真子系統(tǒng)接ロ ；數(shù)字仿真子系統(tǒng)接ロ在實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)(RTDS)下實(shí)現(xiàn)，RTDS平臺(tái)有受控電壓源和受控電流源模塊，并且其控制量可以是外部輸入信號(hào)；數(shù)字仿真子系統(tǒng)接ロ的信號(hào)輸入端接收測(cè)量得到的物理仿真子系統(tǒng)端ロ電壓和電流量，輸出端ロ與數(shù)字仿真子系統(tǒng)相連。對(duì)物理仿真子系統(tǒng)接口裝置，其控制系統(tǒng)接收數(shù)字仿真子系統(tǒng)輸出的端ロ電壓電流信息，并采用電壓跟蹤或電流跟蹤算法來(lái)控制并聯(lián)電壓型變流器的全控開(kāi)關(guān)器件的工作狀態(tài)，以達(dá)到以下目的控制變流器輸出交流側(cè)的電壓或電流波形與數(shù)字仿真子系統(tǒng)給出的端ロ電壓或電流波形相同，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)物理仿真子系統(tǒng)邊界條件的效果。數(shù)字仿真子系統(tǒng)接ロ由RTDS平臺(tái)中簡(jiǎn)單的受控電壓源和電流源組成，受控電壓源和電流源在RTDS內(nèi)都有現(xiàn)成的模塊，其受控電流源和受控電壓源的控制量為數(shù)字仿真子系統(tǒng)接ロ的信號(hào)輸入端接收的物理仿真子系統(tǒng)端ロ電流和電壓，當(dāng)需要切換時(shí)，外部切換控制信號(hào)變化，控制RTDS內(nèi)的開(kāi)關(guān)倒換；具體的收到電壓信號(hào)，則選通受控電壓源井根據(jù)接收的電壓信號(hào)控制該受控電壓源的輸出；收到電流信號(hào)，則選通受控電流源并根據(jù)接收的電流信號(hào)控制該受控電流源的輸出；以達(dá)到以下目的控制數(shù)字仿真子系統(tǒng)輸出交流側(cè)的電流或電壓波形與物理仿真子系統(tǒng)端ロ測(cè)量得到的電流或電壓波形相同，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)數(shù)字仿真子系統(tǒng)邊界條件的效果。 以上本實(shí)用新型實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。任何在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。-
權(quán)利要求1.一種并聯(lián)型數(shù)模綜合仿真系統(tǒng)接ロ，其特征在于，包括物理仿真子系統(tǒng)接ロ、測(cè)量単元、數(shù)字仿真子系統(tǒng)接ロ以及控制系統(tǒng)； 其中，所述物理仿真子系統(tǒng)接ロ包括輸入變壓器、3組并聯(lián)型整流器、3組并聯(lián)型跟隨器；所述輸入變壓器的一次繞組端接三相電源，所述輸入變壓器的二次繞組分為3組；每組并聯(lián)型整流器包括M個(gè)三相全橋；每組并聯(lián)型跟隨器包括N個(gè)單相全橋；其中，M、N為正整數(shù)； 不同組的二次繞組連接不同組的并聯(lián)型整流器中的三相全橋的交流端；在同一并聯(lián)型整流器中，三相全橋的第一輸出端并接以及第ニ輸出端并接；不同并聯(lián)型整流器的三相全橋的第一輸出端的并接端連接不同并聯(lián)型跟隨器的単相全橋的第一直流端；不同并聯(lián)型整流器的三相全橋的第二輸出端的并接端連接不同并聯(lián)型跟隨器的単相全橋的第二直流端; 同一并聯(lián)型跟隨器的単相全橋的第一交流端并接；所有単相全橋的單相全橋的第二交流端并接；各組單相全橋的第一交流端的并接端、第二交流端的并接端與物理仿真子系統(tǒng)連接； 用于測(cè)量所述物理仿真子系統(tǒng)端ロ電壓和電流的所述測(cè)量単元，與根據(jù)所述測(cè)量單元測(cè)量的電壓和電流信息來(lái)控制自身輸出狀態(tài)的所述數(shù)字仿真子系統(tǒng)接ロ連接；所述數(shù)字仿真子系統(tǒng)接ロ的輸出端與數(shù)字仿真子系統(tǒng)連接；所述數(shù)字仿真子系統(tǒng)，與接收所述數(shù)字仿真子系統(tǒng)輸出的電壓和電流信息來(lái)控制所述物理仿真子系統(tǒng)接ロ的所述控制系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的并聯(lián)型數(shù)模綜合仿真系統(tǒng)接ロ，其特征在于，所述物理仿真子系統(tǒng)接ロ還包括三相輸出濾波器， 所述三相輸出濾波器的輸入端與各組單相全橋的第一交流端的并接端以及所有単相全橋的第二交流端的并接端連接，所述三相輸出濾波器的輸出端與所述物理仿真子系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的并聯(lián)型數(shù)模綜合仿真系統(tǒng)接ロ，其特征在于，所述M與所述N的取值不相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的并聯(lián)型數(shù)模綜合仿真系統(tǒng)接ロ，其特征在于，所述M與所述N的取值相等。
5.ー種物理仿真子系統(tǒng)接ロ，其特征在干，包括輸入變壓器、3組并聯(lián)型整流器、3組并聯(lián)型跟隨器；所述輸入變壓器的一次繞組端接三相電源，所述輸入變壓器的二次繞組分為3組；每組并聯(lián)型整流器包括M個(gè)三相全橋；每組并聯(lián)型跟隨器包括N個(gè)單相全橋；其中，M、N為正整數(shù)； 不同組的二次繞組連接不同組的并聯(lián)型整流器中的三相全橋的交流端；在同一并聯(lián)型整流器中，三相全橋的第一輸出端并接以及第ニ輸出端并接；不同并聯(lián)型整流器的三相全橋的第一輸出端的并接端連接不同并聯(lián)型跟隨器的単相全橋的第一直流端；不同并聯(lián)型整流器的三相全橋的第二輸出端的并接端連接不同并聯(lián)型跟隨器的単相全橋的第二直流端; 同一并聯(lián)型跟隨器的単相全橋的第一交流端并接；所有単相全橋的第二交流端并接；各組單相全橋的第一交流端的并接端、第二交流端的并接端與物理仿真子系統(tǒng)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的物理仿真子系統(tǒng)接ロ，其特征在干，還包括三相輸出濾波器， 所述三相輸出濾波器的輸入端與各組單相全橋的第一交流端的并接端以及所有単相全橋的第二交流端的并接端連接，所述三相輸出濾波器的輸出端與所述物理仿真子系統(tǒng)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的物理仿真子系統(tǒng)接ロ，其特征在于，所述M與所述N的取值不相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的物理仿真子系統(tǒng)接ロ，其特征在于，所述M與所述N的取值相等。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種并聯(lián)型數(shù)模綜合仿真系統(tǒng)接口，包括基于并聯(lián)型整流器和跟隨器的物理仿真子系統(tǒng)接口、測(cè)量單元、數(shù)字仿真子系統(tǒng)接口以及控制系統(tǒng)；其中，并聯(lián)型的物理仿真子系統(tǒng)接口連接三相電源和物理仿真子系統(tǒng)；用于測(cè)量物理仿真子系統(tǒng)端口電壓和電流的測(cè)量單元，與數(shù)字仿真子系統(tǒng)接口連接；數(shù)字仿真子系統(tǒng)接口與數(shù)字仿真子系統(tǒng)連接；數(shù)字仿真子系統(tǒng)與控制系統(tǒng)連接?？梢詫⑽锢矸抡孀酉到y(tǒng)和數(shù)字仿真子系統(tǒng)綜合起來(lái)，構(gòu)成整個(gè)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真模型，從而充分發(fā)揮物理仿真和數(shù)字仿真的優(yōu)勢(shì)。本實(shí)用新型還提出一種物理仿真子系統(tǒng)接口。
文檔編號(hào)G05B17/02GK202443262SQ20122005309
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者張碩延, 曹亞龍, 曾杰, 毛承雄, 王丹, 盛超, 陸繼明, 陳迅 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué), 廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院