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_2

文档序号:9431625阅读:来源:国知局
iq在滤波电感上产生的电压-?Li q之和作为d轴的控制信号U。,。无功功率参考给定值中与负1.5倍电网电压d轴分量(-1.5ed)的商作为q轴电流的参考给定值iv。所述q轴电流参考给定值与并网电流q轴分量i q的差值经PI控制(3)后产生电压信号Uq。所述电压信号Uq与电网电压q轴分量e q和并网电流d轴分量i d在滤波电感上产生的电压ωLid之和作为q轴的控制信号u。q。所述的d轴控制信号uj^q轴控制信号I!。。经SPffM调试(4)后产生相应的开关信号驱动逆变桥并网工作。
[0019]所述数字/物理混合RTDS光伏发电仿真系统具有两种仿真模式:模式一,光伏发电系统主电路和电网采用RTDS数学模型模拟,在RTDS软件中实现,系统控制器采用实际微电源控制设备完成;模式二,电网采用RTDS仿真模拟并通过接口卡和功率放大器与光伏系统连接,光伏系统由光伏逆变器和系统控制器构成,二者均为实际物理设备,如图4所示。
[0020]所述数字/物理混合RTDS光伏发电仿真系统的模式一实现如下:
在RTDS仿真软件中搭建光伏发电系统主电路数学模型,包括光伏阵列、并网逆变器、变压器以及电网仿真模型。
[0021]光伏发电系统控制器为实际物理控制器,RTDS仿真软件与控制器通过RTDS的模拟量输出卡(Analogue Output Card,GTA0)和数字量输入卡(Digital Input Card, GTDI)接口卡连接在一起。系统控制器通过GTAO板卡实时采集RTDS光伏仿真系统的电压、电流、开关状态等信息,用于控制器算法运行,并产生用于控制并网逆变器的驱动脉冲和并网开关控制信号。通过GTDI板卡将所述开关控制信号输入RTDS系统,实现对光伏发电系统的控制,进而完成光伏发电系统的闭环测试。
[0022]所述数字/物理混合RTDS光伏发电仿真系统的模式二实现如下:
在RTDS仿真软件中搭建电网仿真模型,按需求设置电网模型参数。
[0023]光伏系统在所述模式下为实际物理设备,无需在仿真软件中搭建。仿真软件的电网模型通过GTAO接口卡将电网信号连接到功率放大器的输入端,从而形成模拟电网系统。功率放大器输出端连接光伏系统的输出端。光伏系统控制器通过对功率放大器输出的电流及电压信号进行采样,并用于控制器算法运行,产生驱动脉冲信号直接控制光伏逆变器。
[0024]本发明一种基于RTDS的光伏发电系统数字物理混合仿真系统具体实施:
一种基于RTDS的光伏发电系统数字物理混合仿真系统实现步骤如下:
步骤一,实现纯RTDS光伏发电系统仿真。在RTDS仿真软件中搭建主电路模型,包括光伏阵列、并网逆变器、变压器以及电网仿真模型;在RTDS仿真软件编写光伏控制器控制程序,实现系统的最大功率跟踪和并网控制功能。
[0025]步骤二,实现数字/物理混合RTDS光伏发电系统仿真。按所述模式一要求,在RTDS仿真软件中搭建主电路模型,包括光伏阵列、并网逆变器、变压器以及电网仿真模型;光伏系统控制器采用微处理器实现。按所述模式二要求,在RTDS仿真软件中搭建电网仿真模型;光伏系统由光伏逆变器和系统控制器构成,控制器采用微处理器实现。
[0026]通过上述步骤,可完成不同仿真模式下的仿真及实验测试,从而验证控制策略的可靠性,对光伏系统进行综合评价。该系统也可以用于储能系统、光储发电系统等。
[0027]根据所述步骤二搭建数字/物理混合RTDS光伏发电系统试验平台,仿真工作于模式一。当RTDS仿真模拟的光照强度由1000W/m2变化到600W/m2时光伏系统控制器立即做出调整,经短暂的波动后系统恢复稳定,输出功率由15kW减小到10kW,如图5所示。显然该所述仿真系统具有较好实时性及准确性,能模拟不同工况及仿真模式下的仿真及实验测试。
[0028]本发明所描述的具体实施例仅是对本发明精神的具体说明,本领域技术人员可以在不违背本发明的原理和实质的前提下对本具体实施例做出各种修改或补充或者采用类似的方式替代,但是这些改动均落入本发明的保护范围。因此本发明技术范围不局限于上述实施例。
【主权项】
1.一种基于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。2.根据权利要求1所述的一种基于RTDS的光伏发电系统数字物理混合仿真系统,其特征在于: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。3.根据权利要求1所述的一种基于RTDS的光伏发电系统数字物理混合仿真系统,其特征在于: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。
【专利摘要】本发明公开了一种基于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。纯RTDS光伏发电仿真系统在RTDS仿真软件中实现,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。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,其中,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;物理设备可为实际光伏系统控制器或实际光伏系统。一种基于RTDS的光伏发电系统数字物理混合仿真系统可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。
【IPC分类】G05B17/02
【公开号】CN105182791
【申请号】CN201510463886
【发明人】张建设, 郭海平, 杨苹, 许志荣, 郑远辉, 郭琦, 欧开健, 韩伟强
【申请人】南方电网科学研究院有限责任公司, 华南理工大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年7月31日
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