一种柔直互联硬件在环仿真系统及测试方法与流程

本发明涉及智能配电网控制，特别是涉及一种柔直互联硬件在环仿真系统及测试方法。

背景技术：

1、配电台区是电力系统重要组成部分，直接影响地方经济发展和居民日常生活。目前配电台区存在以下问题：台区多为单电源供电，供电可靠性较低；区域经济结构不同，可能导致相邻台区负荷不平衡；分布式光伏、电动汽车充电桩等直流电源和负荷接入，影响配电网安全稳定运行。针对上述问题，为提高配电网供电经济性、可靠性，利用柔性互联技术实现台区互联互供的方案被越来越多地应用于配电网中。

2、互联变换器是柔直互联装置的关键组件，其准确运行是互联装置发挥作用的重要基础。根据电网运行条件不同，变换器可能工作在定交流功率（pq）、定直流电压（udcq）、恒压恒频（vf）等控制模式，装置投运前对其控制模式进行测试十分重要。

3、现有专利文献cn116526482a公开了一种多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法和装置，其中的控制方法的验证可以基于matlab全数字化仿真实现。全数字式的模拟仿真利用计算机中的仿真软件，将系统的主电路和控制电路通过人机交互界面搭建出来，从而观测系统的运行仿真数据。基于matlab全数字化仿真中的主电路和控制电路均为数字仿真，在某些运行条件下可能与实际情况存在较大差距，虽然这种全数字仿真可操作性强、约束性条件少，但存在仿真速度慢、实时性和可靠性不强等缺点。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种柔直互联硬件在环仿真系统及测试方法，能够快速准确地检测互联装置的控制工作性能。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种柔直互联硬件在环仿真系统的测试方法，所述柔直互联硬件在环仿真系统包括rtlab仿真机和dsp控制器；所述rtlab仿真机中的模型根据柔直互联配电网建立得到，所述dsp控制器用于采集所述rtlab仿真机产生的电压电流的模拟信号以及根据设置的控制模式生成开关信号，并将开关信号输入到所述rtlab仿真机，包括以下步骤：

3、设置rtlab仿真机的网表模型中台区的并网开关状态，运行rtlab仿真机；

4、根据待验证的控制策略，运行dsp控制器控制所述网表模型中的变换器，记录rtlab仿真机的模拟信号输出，并根据rtlab仿真机的模拟信号输出确定测试控制效果。

5、所述rtlab仿真机包括网表模型和fpga模型，所述网表模型为柔直互联配电网的电路拓扑模型，用于在模拟运行时生成网表文件；所述fpga模型包括控制台模块和计算模块，所述控制台模块用于常数信号输入和模拟信号输出，所述计算模块用于根据控制台模块的输入常数和网表文件中的数据进行计算得到电压电流的模拟信号。

6、所述网表模型中的电源和开关的输入信号均来自所述fpga模型或所述dsp控制器。

7、所述dsp控制器包括：采样接口和驱动信号接口，所述采样接口与所述rtlab仿真机的模拟信号输出接口相连，用于获取直流母线电压、单元交流电流、并网侧电压和电流、直流侧电池电压和电流中的至少一种模拟信号；所述驱动信号接口与所述rtlab仿真机的数字信号输入接口相连，用于将生成的开关信号传输至所述rtlab仿真机。

8、所述的柔直互联硬件在环仿真系统还包括上位机，所述上位机用于编译所述网表模型、控制所述dsp控制器以及从所述dsp控制器获取模拟信号。

9、对单台区运行时的定交流功率控制策略进行测试时，包括以下步骤：

10、将网表模型中台区的交流并网开关和直流电源开关设置为闭合状态，并将直流电源的电压设置为 u dc，运行rtlab仿真机；

11、将dsp控制器的控制算法设置为定交流功率控制策略，并将有功功率参考值设置为 p ref1，运行dsp控制器控制网表模型中台区的变换器，记录rtlab仿真机输出的第一模拟信号输出参数，将有功功率参考值调整为 p ref2，记录rtlab仿真机输出的第二模拟信号输出参数，根据第一模拟信号输出参数和第二模拟信号输出参数确定测试控制效果。

12、对单台区运行时的定直流电压控制策略进行测试时，包括以下步骤：

13、将网表模型中台区的交流并网开关设置为闭合状态，直流电源开关设置为断开状态，运行rtlab仿真机；

14、将dsp控制器的控制算法设置为定直流电压控制策略，并将直流电压参考值设置为 u dcref1，运行dsp控制器控制网表模型中台区的变换器，记录rtlab仿真机输出的第一模拟信号输出参数，将直流电压参考值调整为 u dcref2，记录rtlab仿真机输出的第二模拟信号输出参数，根据第一模拟信号输出参数和第二模拟信号输出参数确定测试控制效果。

15、对单台区运行时的恒压恒频控制策略进行测试时，包括以下步骤：

16、将网表模型中台区的交流并网开关设置为断开状态，直流电源开关设置为闭合状态，并将直流电源的电压设置为 u dc，接通交流侧负荷，运行rtlab仿真机；

17、将dsp控制器的控制算法设置为恒压恒频控制策略，将交流电容线电压参考值设置为 u cref1，运行dsp控制器控制网表模型中台区的变换器，记录rtlab仿真机输出的第一模拟信号输出参数，将交流电容线电压参考值调整为 u cref2，记录rtlab仿真机输出的第二模拟信号输出参数，根据第一模拟信号输出参数和第二模拟信号输出参数确定测试控制效果。

18、所述第一模拟信号输出参数和第二模拟信号输出参数均至少包括直流侧电压、网侧ab线电压、a相交流电容电压和a相交流并网电流中的一种。

19、对多台区并网时的控制策略进行测试时，包括以下步骤：

20、将网表模型中所有台区的交流并网开关设置为闭合状态，直流电源开关设置为断开状态，运行rtlab仿真机；

21、将dsp控制器的控制算法设置为定直流电压控制策略，将直流电压参考值设置为 u dc，运行dsp控制器控制网表模型中至少一个台区的变换器，记录rtlab仿真机输出的直流侧电压，直至直流侧电压稳定后，将dsp控制器的控制算法设置为定交流功率控制策略，并将有功功率参考值设置为 p ref1，运行dsp控制器控制网表模型中未处于定直流电压控制策略运行的台区的变换器，记录rtlab仿真机输出的第一模拟信号输出参数，将有功功率参考值调整为 p ref2，记录rtlab仿真机输出的第二模拟信号输出参数，根据第一模拟信号输出参数和第二模拟信号输出参数确定测试控制效果。

22、对部分台区并网运行，部分台区离网运行时的控制策略进行测试时，包括以下步骤：

23、将网表模型中需要并网运行的台区的交流并网开关设置为闭合状态，直流电源开关设置为断开状态；将网表模型中需要离网运行的台区的交流并网开关设置为断开状态，直流电源开关设置为断开状态，运行rtlab仿真机；

24、将dsp控制器的控制算法设置为定直流电压控制策略，将直流电压参考值设置为 u dc，运行dsp控制器控制网表模型中需要并网运行的台区的变换器，记录rtlab仿真机输出的直流侧电压，直至直流侧电压稳定后，将dsp控制器的控制算法设置为恒压恒频控制策略，将交流电容线电压参考值设置为 u cref1，运行dsp控制器控制网表模型中需要离网运行的台区的变换器，记录rtlab仿真机输出的第一模拟信号输出参数，将交流电容线电压参考值调整为 u cref2，记录rtlab仿真机输出的第二模拟信号输出参数，根据第一模拟信号输出参数和第二模拟信号输出参数确定测试控制效果。

25、所述第一模拟信号输出参数和第二模拟信号输出参数均至少包括各台区的直流侧电压、网侧ab线电压、a相交流电容电压、a相交流并网电流以及传输功率中的一种。

26、有益效果

27、由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明基于rtlab仿真机和dsp控制器搭建了低压台区柔直互联硬件在环仿真系统，验证了柔直互联装置在并、离网情况下pq、udcq、vf等控制等模式控制效果。由于采用了实际控制器，整个半实物实验系统工作时间与实际一致，可快速准确地检测互联装置的控制工作性能。技术方案将有效提高配电网供电可靠性、经济性等。