一种基于rtds的光伏发电系统数字物理混合仿真系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏发电系统仿真技术领域，特别涉及一种基于RTDS的光伏发电系统数字物理混合仿真系统。
【背景技术】
[0002]太阳能光伏发电凭借其独特的优点一直受到青睐，光伏发电已成为国内可再生能源发展战略的重要内容，但由于其不同于常规电源的发电特点，输出功率波动较大，因此在实际日照强度和温度下的光伏发电系统建模与仿真研究成为光伏发电领域的重要课题。
[0003]对于光伏发电系统，传统的物理实验能比较准确地模拟实际情况，为其的理论研究提供实验支撑，其优点是直观，形象。但建立一个大功率的光伏发电系统试验平台耗资巨大，设备参数不能灵活调节，所能提供的实验功能也较少，模拟规模有限，因此只能为特定的研究内容提供实验，而不具备通用性，并且接入实际电网后难以进行一些相关试验来检验控制系统与电网之间的相互影响，如低压穿越、孤岛检测等。数字混合仿真技术在一定程度上可以弥补以上这些不足，对光伏发电系统控制策略的研究显得非常必要。数字仿真通过计算机软件平台模拟实际光伏发电系统，克服了物理仿真的缺陷。目前讨论的多数都是纯软件的仿真系统，并未考虑与外部真实情况的联系，有时由于实际模型的复杂性，建立的模型也不够准确，故需将实际系统对象原型放置在仿真系统中进行研究。
[0004]光伏发电系统的实时仿真条件更接近于实际情况，在实验室中既可对控制策略的性能进行检验和调试，大大缩短了控制系统的研究周期，节省科研经费，又可实时修正控制参数，控制策略，为实际工程设计提供实践依据，因此具有广阔的应用前景。
[0005]经对现有技术文献的检索发现，一种基于RTDS的微电网试验测试平台(发明专利:201310144381.6)采用数字/物理仿真法，将微电网一次主回路的仿真模型建立在RTDS软件上，微电网控制器采用实际微处理器设备，并通过接口屏柜与RTDS仿真系统进行信息交换。该系统可以比较真实地仿真出实际微电网系统的状态，但该方法仿真模式比较单一，无法通过多种仿真模式对系统进行综合评价。
[0006]针对以上不足，本发明提出一种基于RTDS的光伏发电系统数字物理混合仿真系统，该仿真系统既可实现纯RTDS光伏发电系统仿真又可实现数字/物理混合RTDS光伏发电系统仿真。因而可通过多种模式的仿真对光伏系统进行综合评价。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种既可实现纯RTDS光伏发电系统仿真又可实现数字/物理混合RTDS光伏发电系统仿真的一种基于RTDS的光伏发电系统数字物理混合仿真系统。
[0008]为实现上述目的，本发明的一种基于RTDS的光伏发电系统数字物理混合仿真系统，纯RTDS光伏发电仿真系统在RTDS仿真软件中实现，在所述RTDS仿真软件中搭建的数学模型包括:仿真控制器、光伏发电系统主电路数学模型和仿真电网模型，由仿真控制器设置光伏系统的控制算法；数字/物理混合RTDS光伏发电仿真系统由RTDS仿真软件、接口卡和物理设备构成，所述RTDS仿真软件用于搭建电网仿真模型和光伏发电系统主电路数学模型，提供实时仿真环境；接口卡用于提供RTDS仿真软件与物理设备之间实际工程接口，通过接口卡的模拟通道将仿真软件的模拟量传输到物理设备，通过接口卡的数字通道将物理设备的数字信号传输到仿真软件；所述物理设备可为实际光伏系统控制器或实际光伏系统。所述数字/物理混合RTDS光伏发电仿真系统具有一种仿真模式是光伏发电系统主电路和电网采用RTDS数学模型模拟，物理设备为光伏发电系统控制器。所述数字/物理混合RTDS光伏发电仿真系统具有另一种仿真模式是电网采用RTDS仿真模拟并通过接口卡和功率放大器与外部物理设备连接，物理设备则为实际光伏系统。
[0009]采用这种方式后，就可以通过多种模式的仿真对光伏系统进行综合评价，为工程设计提供实践依据。
【附图说明】
[0010]图1是一种基于RTDS的光伏发电系统数字物理混合仿真系统。
[0011]图2是光伏发电系统RTDS仿真模型。
[0012]图3是光伏并网发电系统逆变控制策略。
[0013]图4是数字/物理混合RTDS光伏发电仿真系统模式。
[0014]图5是采用数字/物理混合RTDS光伏发电仿真系统的测试结果。
【具体实施方式】
[0015]一种基于RTDS的光伏发电系统数字物理混合仿真系统，其特征在于:纯RTDS光伏发电仿真系统在RTDS仿真软件中实现，在所述RTDS仿真软件中搭建的数学模型包括??仿真控制器、光伏发电系统主电路数学模型和仿真电网模型，由仿真控制器设置光伏系统的控制算法；数字/物理混合RTDS光伏发电仿真系统由RTDS仿真软件、接口卡和物理设备构成，所述RTDS仿真软件用于搭建电网仿真模型和光伏发电系统主电路数学模型，提供实时仿真环境；接口卡用于提供RTDS仿真软件与物理设备之间实际工程接口，通过接口卡的模拟通道将仿真软件的模拟量传输到物理设备，通过接口卡的数字通道将物理设备的数字信号传输到仿真软件；所述物理设备可为实际光伏系统控制器或实际光伏系统。所述数字/物理混合RTDS光伏发电仿真系统具有一种仿真模式是光伏发电系统主电路和电网采用RTDS数学模型模拟，物理设备为光伏发电系统控制器。所述数字/物理混合RTDS光伏发电仿真系统具有劣一种仿真模式是电网采用RTDS仿真模拟并通过接口卡和功率放大器与外部物理设备连接，物理设备则为实际光伏系统。如图1-5，图1是一种基于RTDS的光伏发电系统数字物理混合仿真系统。其特征在于:既可实现纯RTDS光伏发电系统仿真又可实现数字/物理混合RTDS光伏发电系统仿真。
[0016]所述纯RTDS光伏发电仿真系统的具体实现如下:
在RTDS仿真软件中搭建光伏发电系统主电路模型，包括光伏阵列、并网逆变器、变压器等以及电网仿真模型，如图2所示。
[0017]仿真控制器在RTDS软件中实现，控制光伏发电系统实现最大功率跟踪和并网控制功能。系统控制策略是将逆变器数学模型转换到dq坐标轴，交流信号变换为dq轴上的直流量。采用PI控制器就可实现对电流的无静差控制，同时电流控制采用了前馈解耦方法。对dq轴电流进行控制，可实现对有功电流和无功电流的解耦控制。
[0018]为了保证直流电压的稳定，采用PI控制作为外环控制器，输出作为内环d轴电流给定值。如图3所示，直流侧电压参考给定值Ud?与实际直流侧电压U d。的差值通过PI控制器(I)后作为d轴电流的参考给定值i#。所述d轴电流参考给定值i#与并网电流d轴分量id的差值经PI控制(2)后产生电压信号u do所述电压信号Ud与电网电压d轴分量e d和并网电流q轴分量