基于RT-Lab和WiGig的MMC型高压变频器实时在线仿真系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力电子与电力传动技术领域，具体涉及一种基于RT-Lab和WiGig的MMC型高压变频器实时在线仿真系统。
【背景技术】
[0002]近几年，模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter，MMC)受到了越来越广泛的关注，它秉承了 H桥级联结构模块化的优点，通过功率单元的级联实现多电平输出。每个功率单元由一个两电平桥臂构成，且所有的电容处于悬浮状态，由于存在公共直流母线，可采用单一直流电压而不需要多绕组变压器。MMC每个桥臂子模块可以进行有选择的控制，从而可将其等效为一个可控电压源，MMC的每相中两个桥臂的电压之和等于直流母线电压，通过控制每个桥臂子模块导通状态，就可以在输出端得到所需的正弦电压。
[0003]目前，对于高压变频器的研宄多采用MATLAB/SMULINK、PSCAD/EMTDC和PSM等纯数字仿真软件，存在不能真实模拟变频器运行、不便于控制算法实时开发和移植等缺点。文献“郑征，崔灿，张朋.基于模块化多电平换流器的新型高压变频器拓扑及其控制[J].煤炭学报，2014，39 (10):2128-2133” 基于 Matlab-Simulink 及 RT-Lab 半实物仿真设备搭建了实验平台和上位机控制器，但是该文献并未涉及WiGig无线通信技术，且上位机模型构建中并未考虑PSCAD/EMTDC与MATLAB/SMULINK的交互仿真。
[0004]综上所述，考虑到目前高压变频器仿真存在的问题，需要一种新的变频器仿真系统以解决上述问题。
【实用新型内容】
[0005]为克服上述缺陷，本实用新型提供了一种基于RT-Lab和WiGig的MMC型高压变频器实时在线仿真系统，该系统基于RT-Lab仿真平台和WiGig无线通信技术，实现了 MMC型高压变频器的实时在线仿真。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供一种基于RT-Lab和WiGig的MMC型高压变频器实时在线仿真系统，其改进之处在于，所述系统包括依次连接的RT-Lab仿真平台、控制器、MMC型高压变频器。
[0007]其中，RT-Lab仿真平台包括上位机和目标机。目标机至少为两个，多个目标机相互之间并行运算。目标机与控制器之间通过WiGig无线通信芯片实现数据交互传输。控制器与MMC型高压变频器之间通过WiGig无线通信芯片实现数据交互传输。
[0008]上位机通过构建MMC型高压变频器仿真模型，向目标机发送仿真模型的可执行程序代码，同时接收目标机上传的MMC型高压变频器运行信息。
[0009]基于WiGig无线通信芯片，控制器接收来自目标机的控制信号，同时向MMC型高压变频器发送实时的控制指令，并接收MMC型高压变频器上传的实时运行信息。
[0010]基于WiGig无线通信芯片实现RT-LAB仿真平台中的多个目标机之间的数据在线交互通讯。WiGig无线通信基于G.hn芯片模块实现。
[0011 ] 与现有技术相比，本实用新型基于RT-Lab和WiGig的MMC型高压变频器实时在线仿真系统具有以下优势:
[0012]I)采用WiGig无线通信技术，节省了设备之间原有的接线；
[0013]2)无线通信工作在60Hz频段，融合了 WiFi技术，支持多平台，速率可达6G，是WiFi技术的10倍多；
[0014]3)将系统数学模型转换为可执行代码下载到实时仿真计算机中运行，有效提高了代码开发与调试的效率；
[0015]4)为MMC型高压变频器的实时控制提供了大量的技术参考数据，可大大缩短MMC型高压变频器的研发周期和成本。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型所述基于RT-Lab和WiGig的MMC型高压变频器实时在线仿真系统。
[0017]图2为本实用新型所述系统实时在线仿真的实现步骤流程图。
[0018]图3为本实用新型所述WiGig无线通信技术的规范架构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图进一步阐明本实用新型。
[0020]需要声明的是，本【实用新型内容】及【具体实施方式】意在证明本实用新型所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本实用新型保护范围的限定。本领域技术人员在本实用新型的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。
[0021]图1为本实用新型所述基于RT-Lab和WiGig的MMC型高压变频器实时在线仿真系统，所述系统包括依次连接的RT-Lab仿真平台、控制器、MMC型高压变频器。
[0022]其中，RT-Lab仿真平台包括上位机和目标机。目标机至少为两个，多个目标机相互之间并行运算。目标机与控制器之间通过WiGig无线通信芯片实现数据交互传输。控制器与MMC型高压变频器之间通过WiGig无线通信芯片实现数据交互传输。
[0023]上位机通过构建MMC型高压变频器仿真模型，向目标机发送仿真模型的可执行程序代码，同时接收目标机上传的MMC型高压变频器运行信息。
[0024]基于WiGig无线通信芯片，控制器接收来自目标机的控制信号，同时向MMC型高压变频器发送实时的控制指令，并接收MMC型高压变频器上传的实时运行信息。
[0025]基于WiGig无线通信芯片实现RT-LAB仿真平台中的多个目标机之间的数据在线交互通讯。WiGig无线通信基于G.hn芯片模块实现。
[0026]所述实时在线仿真系统的实现流程如图2所示，具体步骤为:
[0027](I)开始:理论分析、参数输入、初始化；
[0028](2)基于PSCAD/EMTDC和MATLAB/SMULINK，在上位机中实现MMC型高压变频器的系统建模；
[0029](3)基于上位机、目标机，建立RT-Lab半实物实时仿真模型；目标机用于模型的实时计算、输出模拟量、接收控制器发送的脉冲信号等；上位机向目标机发送仿真模型的可执行程序代码，目标机向上位机上传实时的运行数据；
[0030](4) RT-LAB将系统模型分割为若干个子系统模型，并分配到若干个目标机上并行运算；多个目标机相互之间实现同步、并行计算；基于WiGig无线通信，RT-LAB支持多个目标机之间的实时数据通讯。
[0031](5)上位机实时代码的生成、并下载至目标机；
[0032](6)目标机将实时代码转换为模拟信号，并发送至控制器；
[0033](7)控制器根据模拟的控制信号，实时向MMC型高压变频器发生控制指令；
[0034](8)基于实际的运行状态信息，将MMC型高压变频器的运行信息反馈至RT-Lab仿真平台，实现实时的系统参数修正；
[0035](9)判断MMC型高压变频器系统运行是否满足要求？若是，则结束；若不是，则转至步骤(2)，修正模型参数，继续下一次迭代运算。
[0036]WiGig在免授权的60GHz频带上运行，较现行WiFi产品使用的2.4GHz和5GHz频带拥有更多的可用频谱，因此能提供更宽的通道，以支持更高的传输速度。
[0037]WiGig规范以IEEE 802.11标准为基础，定义了物理层(PHY)和媒体接入控制层(MAC)，以提供对IP网络的支持。WiGig规范也定义了协议适配层(PAL)，以支持60GHz频带上的特定数据和显示标准。如图3所示，PAL允许这些标准接口直接在WiGig MAC和PHY上执行，以实现这些标准的无线建置。
[0038]本实用新型通过采用RT-LAB仿真机和WiGig技术采集MMC型高压变频器控制单元输出信号，实现对MMC型高压变频器整流侧、逆变侧的换流器的电容电压的平衡控制和调制，实时化的模拟所述MMC型高压变频器控制单元真实设备之间实时的无线信号交互，模拟对MMC型高压变频器的仿真控制。
【主权项】
1.一种基于RT-Lab和WiGig的MMC型高压变频器实时在线仿真系统，其特征在于:所述系统包括依次连接的RT-Lab仿真平台、控制器、MMC型高压变频器； 其中，RT-Lab仿真平台包括上位机和目标机；目标机至少为两个，多个目标机相互之间并行运算；目标机与控制器之间通过WiGig无线通信芯片实现数据交互传输；控制器与MMC型高压变频器之间通过WiGig无线通信芯片实现数据交互传输； 上位机通过构建MMC型高压变频器仿真模型，向目标机发送仿真模型的可执行程序代码，同时接收目标机上传的MMC型高压变频器运行信息； 基于WiGig无线通信芯片，控制器接收来自目标机的控制信号，同时向MMC型高压变频器发送实时的控制指令，并接收MMC型高压变频器上传的实时运行信息。
2.根据权利要求1所述的基于RT-Lab和WiGig的MMC型高压变频器实时在线仿真系统，其特征在于:基于WiGig无线通信芯片实现RT-LAB仿真平台中的多个目标机之间的数据在线交互通讯。
3.根据权利要求1所述的基于RT-Lab和WiGig的MMC型高压变频器实时在线仿真系统，其特征在于:WiGig无线通信基于G.hn芯片模块实现。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于RT-Lab和WiGig的MMC型高压变频器实时在线仿真系统，该系统包括上位机、目标机、控制器、MMC型高压变频器、WiGig无线通信模块。WiGig无线通信模块的通讯规范采用G.hn标准。通过RT-LAB仿真机采集MMC型高压变频器控制单元输出信号，实现对MMC型高压变频器整流侧和逆变侧换流器的电容电压平衡控制和调制，实时化的模拟MMC型高压变频器控制单元真实设备之间实时的无线信号交互，实现对MMC型高压变频器的仿真控制。本实用新型有效提升了系统内各组成部分间的数据传输速率，为MMC型高压变频器的实时控制提供了大量的技术参考数据，可大大缩短MMC型高压变频器的研发周期和成本。
【IPC分类】G05B17-02
【公开号】CN204374646
【申请号】CN201520090093
【发明人】韦延方, 郑征, 王晓卫, 孙岩洲, 司纪凯, 张国澎, 荆鹏辉, 杨明, 张涛
【申请人】河南理工大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月2日