一种VSG中的虚拟主汽压力模块的模拟装置的制作方法

本实用新型涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种VSG中的虚拟主汽压力模块的模拟装置。

背景技术：

当前，随着新能源技术的迅猛发展，新能源技术发电在电网中的占比日益上升。由于目前新能源发电设备通常采用最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，简称MPPT)控制，无法响应系统频率和电压的变化。因此，新能源的大量接入会对电网特性产生显著影响，例如系统惯量和阻尼降低，旋转备用容量减少等，电网的安全稳定运行面临严峻的技术挑战。

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generators，简称VSG)技术通过对新能源发电设备的控制系统进行改进，可以使新能源发电设备具有与同步机类似的频率和电压调节特性，从而解决高比例新能源接入后电网缺乏支撑能力的问题，因此得到广泛关注。但是目前关于虚拟同步发电机的模拟装置及系统的研究尚浅，尤其是关于VSG中虚拟主汽压力模块的模拟装置还未见有相关研究。

技术实现要素：

本实用新型的实施例提供一种VSG中的虚拟主汽压力模块的模拟装置，以实现对VSG中虚拟主汽压力模块的模拟，为研究VSG输出特性及电力系统特性奠定了基础。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种VSG中的虚拟主汽压力模块的模拟装置，包括数模转换电路、模数转换电路及虚拟主汽压力模块电路；所述虚拟主汽压力模块电路由加法器电路、比例积分电路、一阶积分环节电路、乘法器电路的方式组合形成；

所述数模转换电路的输出端与所述虚拟主汽压力模块电路的输入端连接，所述模数转换电路的输入端与所述虚拟主汽压力模块电路的输出端连接；所述数模转换电路的输入端通过数据总线接收数字仿真系统中的原动机及调速仿真模型的调门开度数字信号，进行数模转换后形成调门开度模拟信号输出到所述虚拟主汽压力模块电路中；所述模数转换电路接收所述虚拟主汽压力模块电路输出的进气量模拟信号，进行模数转换后形成进气量数字信号通过数据总线发送至数字仿真系统中的汽轮机仿真模型。

具体的，所述虚拟主汽压力模块电路包括：第一加法器电路、第二加法器电路、第三加法器电路、第四加法器电路、第一乘法器电路、第二乘法器电路、比例积分电路、第一一阶积分环节电路、第二一阶积分环节电路和第三一阶积分环节电路。

所述第二乘法器电路的第一输入端作为所述虚拟主汽压力模块电路的输入端，接收所述调门开度模拟信号；所述第二乘法器电路的第二输入端加载第三一阶积分环节电路输出的主汽压力信号；所述第二乘法器电路的输出端作为所述虚拟主汽压力模块电路的输出端，向所述模数转换电路发送所述进气量模拟信号；

所述第一加法器电路的第一输入端加载一燃料参考信号，所述第一加法器电路的第二输入端加载第三一阶积分环节电路输出的主汽压力信号；所述第一加法器电路的输出端连接所述比例积分电路的输入端；所述比例积分电路的输出端连接所述第一一阶积分环节电路的输入端；

所述第三加法器电路的第一输入端连接所述第一一阶积分环节电路的输出端；所述第三加法器电路的第二输入端加载所述第一乘法器电路输出的流量信号；所述第三加法器电路的输出端连接所述第二一阶积分环节电路的输入端；

所述第二加法器电路的第一输入端连接所述第二一阶积分环节电路的输出端；所述第二加法器电路的第二输入端加载第三一阶积分环节电路输出的主汽压力信号；所述第二加法器电路的输出端连接所述第一乘法器电路的输入端；所述第一乘法器电路的输出端输出流量信号至所述第三加法器电路的第二输入端和第四加法器电路的第一输入端；

所述第四加法器电路的第二输入端加载所述第二乘法器电路输出的进气量模拟信号；所述第四加法器电路的输出端连接所述第三一阶积分环节电路的输入端；所述第三一阶积分环节电路的输出端输出所述主汽压力信号。

本实用新型实施例提供一种VSG中的虚拟主汽压力模块的模拟装置，其包括数模转换电路、模数转换电路及虚拟主汽压力模块电路；所述虚拟主汽压力模块电路由加法器电路、比例积分电路、一阶积分环节电路、乘法器电路的方式组合形成；所述数模转换电路的输出端与所述虚拟主汽压力模块电路的输入端连接，所述模数转换电路的输入端与所述虚拟主汽压力模块电路的输出端连接；所述数模转换电路的输入端通过数据总线接收数字仿真系统中的原动机及调速仿真模型的调门开度数字信号，进行数模转换后形成调门开度模拟信号输出到所述虚拟主汽压力模块电路中；所述模数转换电路接收所述虚拟主汽压力模块电路输出的进气量模拟信号，进行模数转换后形成进气量数字信号通过数据总线发送至数字仿真系统中的汽轮机仿真模型。可见，本实用新型实施例可实现对VSG中虚拟主汽压力模块的模拟，为研究VSG输出特性及电力系统特性奠定了基础。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种VSG中的虚拟主汽压力模块的模拟装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的虚拟主汽压力模块电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一般情况下，数字仿真系统是一种可以简化虚拟同步发电机实验过程的实用技术，但数字仿真系统对虚拟同步发电机的虚拟主汽压力模块的模拟效果有限。为解决这一问题，本实用新型实施例提供一种VSG中的虚拟主汽压力模块的模拟装置。该装置在数字仿真系统的基础上，引入了虚拟主汽压力模块电路来模拟虚拟主汽压力模块的运行特性，提高了虚拟主汽压力模块的模拟效果，为研究虚拟同步发电机输出特性奠定了坚实基础。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种VSG中的虚拟主汽压力模块的模拟装置10，包括数模转换电路11、模数转换电路12及虚拟主汽压力模块电路13。该虚拟主汽压力模块电路13由加法器电路、比例积分电路、一阶积分环节电路、乘法器电路的方式组合形成(见图2)。

该数模转换电路11的输出端与虚拟主汽压力模块电路13的输入端连接，该模数转换电路12的输入端与虚拟主汽压力模块电路13的输出端连接。该数模转换电路11的输入端通过数据总线14接收数字仿真系统20中的原动机及调速仿真模型21(可来自原动机及调速仿真模型21的中央处理芯片)的调门开度数字信号MDD，进行数模转换后形成调门开度模拟信号MDS输出到所述虚拟主汽压力模块电路13中；所述模数转换电路12接收所述虚拟主汽压力模块电路13输出的进气量模拟信号GJS，进行模数转换后形成进气量数字信号GJD通过数据总线14发送至数字仿真系统20中的汽轮机仿真模型22(可输出到汽轮机仿真模型22的中央处理芯片)。此处的原动机及调速仿真模型21和汽轮机仿真模型22可以通过数字仿真方式实现，本实用新型重点描述VSG中的虚拟主汽压力模块的模拟装置10的结构，对于原动机及调速仿真模型21和汽轮机仿真模型22不进行描述。

另外，该数模转换电路11和模数转换电路12均可以由寄存器、电子开关、运算放大器和电压源等器件构成，此处不再赘述。

具体的，如图2所示，该虚拟主汽压力模块电路13包括：第一加法器电路130、第二加法器电路131、第三加法器电路132、第四加法器电路133、第一乘法器电路134、第二乘法器电路135、比例积分电路136、第一一阶积分环节电路137、第二一阶积分环节电路138和第三一阶积分环节电路139。

所述第二乘法器电路135的第一输入端作为所述虚拟主汽压力模块电路13的输入端，接收所述调门开度模拟信号MDS；所述第二乘法器电路135的第二输入端加载第三一阶积分环节电路139输出的主汽压力信号GZ；所述第二乘法器电路135的输出端作为所述虚拟主汽压力模块电路13的输出端，向所述模数转换电路发送所述进气量模拟信号GJS。

所述第一加法器电路130的第一输入端加载一燃料参考信号Rref(一般设为1，标幺值)，所述第一加法器电路130的第二输入端加载第三一阶积分环节电路139输出的主汽压力信号GZ；所述第一加法器电路130的输出端连接所述比例积分电路136的输入端；所述比例积分电路136的输出端连接所述第一一阶积分环节电路137的输入端。

所述第三加法器电路132的第一输入端连接所述第一一阶积分环节电路137的输出端；所述第三加法器电路132的第二输入端加载所述第一乘法器电路134输出的流量信号L；所述第三加法器电路132的输出端连接所述第二一阶积分环节电路138的输入端。

所述第二加法器电路131的第一输入端连接所述第二一阶积分环节电路138的输出端；所述第二加法器电路131的第二输入端加载第三一阶积分环节电路139输出的主汽压力信号GZ；所述第二加法器电路131的输出端连接所述第一乘法器电路134的输入端；所述第一乘法器电路134的输出端输出流量信号L至所述第三加法器电路132的第二输入端和第四加法器电路133的第一输入端。

所述第四加法器电路133的第二输入端加载所述第二乘法器电路135输出的进气量模拟信号GJS；所述第四加法器电路133的输出端连接所述第三一阶积分环节电路139的输入端；所述第三一阶积分环节电路139的输出端输出所述主汽压力信号GZ。

值得说明的是，上述的第一一阶积分环节电路137可模拟设置锅炉燃料释放的时间常数TW；第二一阶积分环节电路138可模拟设置汽包蓄热容积时间常数TD；第三一阶积分环节电路139可模拟设置过热器容积时间常数Tsh；上述每个一阶积分环节电路都是由电容和电阻串联而成，通过不同的电容和电阻取值，可实现不同时间常数的设定。

本实用新型实施例提供一种VSG中的虚拟主汽压力模块的模拟装置，其包括数模转换电路、模数转换电路及虚拟主汽压力模块电路；所述虚拟主汽压力模块电路由加法器电路、比例积分电路、一阶积分环节电路、乘法器电路的方式组合形成；所述数模转换电路的输出端与所述虚拟主汽压力模块电路的输入端连接，所述模数转换电路的输入端与所述虚拟主汽压力模块电路的输出端连接；所述数模转换电路的输入端通过数据总线接收数字仿真系统中的原动机及调速仿真模型的调门开度数字信号，进行数模转换后形成调门开度模拟信号输出到所述虚拟主汽压力模块电路中；所述模数转换电路接收所述虚拟主汽压力模块电路输出的进气量模拟信号，进行模数转换后形成进气量数字信号通过数据总线发送至数字仿真系统中的汽轮机仿真模型。可见，本实用新型实施例可实现对VSG中虚拟主汽压力模块的模拟，为研究VSG输出特性及电力系统特性奠定了基础。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。