提高控制器硬件在环仿真系统仿真精度的方法与系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力仿真系统技术领域，特别是涉及提高控制器硬件在环仿真系统仿真精度的方法与系统。
【背景技术】
[0002]HIL(Hardware-1n-the_loop，硬件在环仿真)提供了一种操作物理硬件的一种方法，在计算机界面上显示的硬件是代表具有此硬件的功能。为了获得更有用的结果，计算机的仿真必须是实时和同步的方式运行，这样一个仿真步长就和时钟相等。更重要的是，仿真步长必须足够小以准确保证仿真系统的动态和暂态性能，和提供足够物理硬件的控制和测量时间。
[0003]HIL具有很多其他的测试方法不具有的优点:它对电力系统设备反复检查，甚至可以达到在对实际系统还未建立时几乎完全逼真的测试；它同时能减少研宄在各种极端条件的成本和风险，在实际操作之前最大化的可能性来识别装置隐藏的具有很大损害的缺陷；当还未建立系统的硬件的刺激是数字物理混合仿真方法本身就具有瞬态响应，这种方法在最终设计时有可能显示系统的交互性。
[0004]控制器硬件在环仿真系统一般的仿真过程中，在RTDS(Real Time DigitalSimulator，实时数字仿真仪)中搭建电力电子仿真模型，将输出的模拟量通过D/A环节输出，主控装置通过D/A环节采样的模拟量，经相应的控制算法输出PWM数字脉冲信号，再通过A/D环节输入RTDS当中，经过大步长采样，控制电力电子仿真模块，从而形成闭环仿真。但在50 μ s的仿真步长中，首先进行数据采样，然后进行数据处理，如果开关的周期小于采样周期，就会导致开关信号的误动作，此时产生仿真误差，影响仿真精度。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要针对一般控制硬件在环仿真系统存在误差的问题，提供一种提高控制器硬件在环仿真系统仿真精度的方法，确保控制器硬件在环仿真准确度与可靠性。
[0006]一种提高控制器硬件在环仿真系统仿真精度的方法，控制器硬件在环仿真系统包括相互连接的RTDS和主控装置，所述RTDS内置有电力电子仿真模块，所述RTDS有大步长仿真和小步长仿真两种仿真模式；
[0007]所述提高控制器硬件在环仿真系统仿真精度的方法包括步骤:
[0008]编译响应控制器硬件在环仿真系统中的控制算法，对电力电子仿真模块进行控制;
[0009]将主控装置输出的PWM数字脉冲信号进行高频滤波，生成调制波，将所述调制波输入RTDS ；
[0010]将所述调制波与RTDS小步长仿真模式下生成的载波信号进行比较，获得电力电子仿真模块的控制信号；
[0011 ] 根据电力电子仿真模块的控制信号，设置控制器硬件在环仿真系统的电气参数和控制参数，运行所述控制器硬件在环仿真系统。
[0012]一种提高控制器硬件在环仿真系统仿真精度的系统，控制器硬件在环仿真系统包括相互连接的RTDS和主控装置，所述RTDS内置有电力电子仿真模块，所述RTDS有大步长仿真和小步长仿真两种仿真模式；
[0013]所述提高控制器硬件在环仿真系统仿真精度的系统包括:
[0014]编译模块，用于编译响应控制器硬件在环仿真系统中的控制算法，对电力电子仿真模块进行控制；
[0015]调制模块，用于将主控装置输出的PWM数字脉冲信号进行高频滤波，生成调制波，将所述调制波输入RTDS ；
[0016]比较模块，用于将所述调制波与RTDS小步长仿真模式下生成的载波信号进行比较，获得电力电子仿真模块的控制信号；
[0017]运行模块，用于根据电力电子仿真模块的控制信号，设置控制器硬件在环仿真系统的电气参数和控制参数，运行所述控制器硬件在环仿真系统。
[0018]本发明提高控制器硬件在环仿真系统仿真精度的方法与系统，编译响应控制器硬件在环仿真系统中的控制算法，对电力电子仿真模块进行控制，将主控装置输出的PWM数字脉冲信号进行高频滤波，生成调制波，将所述调制波与RTDS小步长仿真模式下生成的载波信号进行比较，获得电力电子仿真模块的控制信号，设置控制器硬件在环仿真系统的电气参数和控制参数，运行所述控制器硬件在环仿真系统。整个过程中，主控装置输出的PWM数字脉冲信号通过高频滤波，生成调制波，调制波与小步长模块中的载波信号进行比较，采用调制波控制控制器硬件在环仿真系统，减小采样误差，提高控制器硬件在环仿真系统的准确性和可靠性。
【附图说明】
[0019]图1为本发明提高控制器硬件在环仿真系统仿真精度的方法第一个实施例的流程不意图；
[0020]图2为本发明提高控制器硬件在环仿真系统仿真精度的方法第二个实施例的流程不意图；
[0021]图3为本发明提高控制器硬件在环仿真系统仿真精度的系统第一个实施例的结构示意图；
[0022]图4为本发明提高控制器硬件在环仿真系统仿真精度的系统第二个实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]本发明提高控制器硬件在环仿真系统仿真精度的方法基于如下原理:
[0024]在控制器硬件在环仿真系统中，由两部分组成，一部分是RTDS并在RTDS当中搭建电力电子仿真模块，另一部分是主控装置采用基于FPGA+ARM的硬件主控板，在仿真运行时，主控装置产生的PWM数字脉冲用于控制RTDS中的电力电子仿真模块，从而形成闭环仿真。RTDS装置本身具有两种仿真模式，一种是大步长的仿真环境，仿真步长可以达到50 μ s、一般针对电力系统等模块进行仿真，另一种时小步长仿真，针对于电力电子等暂态过程较快的仿真模块，此时仿真步长可达2 μ S。控制器硬件在环仿真系统一般的仿真过程为，在RTDS中搭建电力电子仿真模块，将输出的模拟量通过D/A(模拟量输出模块)环节输出，主控装置通过D/A环节采样的模拟量，经相应的控制算法输出PWM数字脉冲信号，再通过A/D (数字量输入)环节输入RTDS当中，经过大步长采样，控制电力电子仿真模块，从而形成闭环仿真。在50 μ s的仿真步长中，首先进行数据采样，然后进行数据处理，如果开关的周期小于采样周期，就会导致开关信号的误动作，此时产生仿真误差，影响仿真精度。
[0025]本发明提高控制器硬件在环仿真系统仿真精度的方法将主控装置输出的PWM数字脉冲信号通过具有高频滤波的LC环节，形成电力电子控制调制波模拟量，通过A/D (模拟量输入模块)环节输入到小步长模块，并与小步长模块中的载波信号进行比较，一方面减小仿真步长，另一方面减小开关信号误动作带来的仿真误差。有效的提高控制器硬件在环系统的仿真精度。
[0026]如图1所示，一种提高控制器硬件在环仿真系统仿真精度的方法，控制器硬件在环仿真系统包括相互连接的RTDS和主控装置，RTDS内置有电力电子仿真模块，RTDS有大步长仿真和小步长仿真两种仿真模式；
[0027]提高控制器硬件在环仿真系统仿真精度的方法包括步骤:
[0028]SlOO:编译响应控制器硬件在环仿真系统中的控制算法，对电力电子仿真模块进行控制。
[0029]不同的控制器硬件在环仿真系统其控制算法存在一定的差异，控制算法是预先存储于控制器硬件在环仿真系统中的，对控制算法进行编译响应可以生成初始控制指令，实现对电力电子仿真模块的初始控制。
[0030]S200:将主控装置输出的PWM数字脉冲信号进行高频滤波，生成调制波，将调制波输入RTDS。
[0031]主控装置采用基于FPGA+ARM的硬件主控板，在仿真运行时，主控装置产生的PWM数字脉冲用于控制RTDS中的电力电子仿真模块，形成闭环仿真。在这里，将将主控装置输出的PWM数字脉冲信号通过具有高频滤波的LC环节，生成调制波后再输入RTDS，另外，主控装置在输出RTDS之前还可以对调制波进行A/D转换。
[0032]S300:将调制波与RTDS小步长仿真模式下生成的载波信号进行比较，获得电力电子仿真模块的控制信号。
[0033]RTDS有大步长仿真和小步长仿真两种仿真模式，在这里获取RTDS小步长仿真模式下生成的载波信号，这种载波信号可以为三角载波信号，将调制波与三角载波信号进行比较，获得电力电子仿真模块的控制信号。采用调制波控制控制器硬件在环仿真系统，减小采样误差，以实现控制准确、仿真精准的目的。
[0034]S400:根据电力电子仿真模块的控制信号，设置控制器硬件在环仿真系统的电气参数和控制参数，运行控制器硬件在环仿真系统。
[0035]本发明提高控制器硬件在环仿真系统仿真精度的方法，编译响应控制器硬件在环仿真系统中的控制算法，对电力电子仿真模块进行控制，将主控装置输出的PWM数字脉冲信号进行高频滤波，生成调制波，将调制波与RTDS小步长仿真模式下生成的载波信号进行比较，获得电力电子仿真模块的控制信号，设置控制器硬件在环仿真系统的电气参数和控制参数，运行控制器硬件在环仿真系统。整个过程中，主控装置输出的PWM数字脉冲信号通过高频滤波，生成调制波，调制波与小步长模块中的载波信号进行比较，采用调制波控制控制器硬件在环仿真系统，减小采样误差，提高控制器硬件在环仿真系统的准确性和可靠性。
[0036]如图2所示，在其中一个实施例中，步骤S200具体包括步骤:
[0037]S220:将主控装置输出的PWM数字脉冲信号进行高频滤波，生成调制波；
[0038]S240:对调制波进行A/D转换后输出。
[0039]生成调制波之后，对调制波进行模数转换后输出，便于调制波直接被后续处理设备读取。
[0040]在其中一个实施例中，将调