硬件在环仿真系统中信号延时补偿方法与系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统仿真技术领域，特别是涉及硬件在环仿真系统中信号延时补 偿方法与系统。
【背景技术】
[0002] 数字物理混合实时仿真又称为硬件在环仿真，这种方法将实际的物理被试系统置 于由实时数字仿真系统建立的虚拟电力系统中进行闭环仿真。
[0003] 在仿真的过程当中，延时问题是不可避免的问题，系统从信号的发出到反馈信号 的接收，其间必然有一个时间差是影响系统不稳定和系统精度的一个重要因素，基于硬件 的延时问题。
[0004] 传统的消除方法选用高速A/D转换芯片和微处理器以及具有相位补偿功能的互 感器，降低系统采样和数据计算等环节造成的延时，但是，大大提高了仿真成本。
【发明内容】
[0005] 基于此，有必要针对目前硬件在环仿真系统中信号延时补偿方法无法低成本实现 高精度延时补偿的问题，提供一种实现成本低廉且补偿精度高的硬件在环仿真系统中信号 延时补偿方法与系统。
[0006] 一种硬件在环仿真系统中信号延时补偿方法，包括步骤：
[0007] 搭建硬件在环仿真系统中的硬件仿真电路，输出检测量，计算硬件整体延时时 间；
[0008] 根据硬件整体延时时间计算所需延时补偿角，根据所需延时补偿角编译硬件在环 仿真系统中延时补偿模块；
[0009] 通过延时补偿模块，对检测量进行延时补偿变换，获得延时补偿后的检测量；
[0010] 根据延时补偿后的检测量，进行硬件在环检测试验。
[0011] 一种硬件在环仿真系统中信号延时补偿系统，包括：
[0012] 延时时间计算模块，用于搭建硬件在环仿真系统中的硬件仿真电路，输出检测量， 计算硬件整体延时时间；
[0013] 编译模块，用于根据硬件整体延时时间计算所需延时补偿角，根据所需延时补偿 角编译硬件在环仿真系统中延时补偿模块；
[0014] 变换模块，用于通过延时补偿模块，对检测量进行延时补偿变换，获得延时补偿后 的检测量；
[0015] 试验模块，用于根据延时补偿后的检测量，进行硬件在环检测试验。
[0016] 本发明硬件在环仿真系统中信号延时补偿方法与系统，搭建硬件仿真电路，输出 检测量，计算硬件整体延时时间，计算所需延时补偿角，根据所需延时补偿角编译延时补偿 模块，通过延时补偿模块，对检测量进行延时补偿变换，获得延时补偿后的检测量，根据延 时补偿后的检测量，进行硬件在环检测试验。整个过程中，通过计算硬件整体延时时间来准 确计算所需延时补偿角，并根据所需延时补偿角对延时补偿模块进行编译，确保最终延时 补偿变换的准确，即能够实现硬件在环仿真系统中信号延时高精度补偿，另外，整个方案不 需要额外高速A/D转换芯片和微处理器等成本高昂的设备，实施成本低廉。
【附图说明】
[0017] 图1为硬件在环仿真系统中的硬件仿真电路示意图；
[0018] 图2为本发明硬件在环仿真系统中信号延时补偿方法第一个实施例的流程示意 图；
[0019] 图3为本发明硬件在环仿真系统中信号延时补偿方法第二个实施例的流程示意 图；
[0020] 图4为本发明硬件在环仿真系统中信号延时补偿系统第一个实施例的结构示意 图；
[0021] 图5为本发明硬件在环仿真系统中信号延时补偿系统第二个实施例的结构示意 图。
【具体实施方式】
[0022] 如图1、图2以及图3所示，一种硬件在环仿真系统中信号延时补偿方法，包括步 骤：
[0023] S100 :搭建硬件在环仿真系统中的硬件仿真电路，输出检测量，计算硬件整体延时 时间。
[0024] 数字物理混合仿真又称为硬件在环（hardware-in-the-loop，HIL)仿真，这种方 法将实际的物理被试系统置于由实时数字仿真系统建立的虚拟电力系统中进行闭环仿真。 HIL系统分为信号型硬件在环仿真与功率连接型硬件在环仿真。相比其它仿真技术，HIL仿 真具有很多的优势，它通过实时仿真器件对真实的电气元件可以反复的进行准确、稳定的 试验研宄，它最小化在各种极端条件下的仿真成本与风险，最大化的检测被仿真电气设备 的缺陷，避免了难以承受的损失。图1为硬件在环仿真系统中的硬件仿真电路示意图，我们 可以根据图1清楚了解硬件在环仿真系统中的硬件仿真电路结构，并基于此搭建硬件在环 仿真系统中的硬件仿真电路。检测量可以为三相电流或者三相电压，硬件整体延时时间包 括采样、数据通讯和计算环节产生的延时。
[0025]S200:根据硬件整体延时时间计算所需延时补偿角，根据所需延时补偿角编译硬 件在环仿真系统中延时补偿模块。
[0026] 所需延时补偿角具体可以利用公式A0 =n?AT计算所需延时补偿角，式中， n为谐波次数，《为基波角频率，AT为硬件整体延时时间。硬件在环仿真系统中内置有延 时补偿模块，延时补偿模块用于对传输的信号进行延时补偿，编译延时补偿模块可以理解 为将特殊的延时补偿算法写入到延时补偿模块中，后续延时补偿计算将按照这种特殊的延 时补偿算法进行计算，获得合理的延时补偿。
[0027]S300:通过延时补偿模块，对检测量进行延时补偿变换，获得延时补偿后的检测 量。
[0028] 正如之前所述，延时补偿模块经过编译之后，存储有特殊的延时补偿算法，利用该 算法对检测量进行延时补偿变换，获得延时补偿后的检测量。
[0029] 在其中一个实施例中，所述检测量为三相电流，步骤S300具体包括：
[0030] S320 :通过延时补偿模块，获得加入所需延时补偿角的特殊变换矩阵。
[0031] 编译过后的延时补偿模块，更新有特殊的延时补偿算法，基于该算法可以获得加 入所需延时补偿角的特殊变换矩阵。
[0032] S340 ;根据加入所需延时补偿角的特殊变换矩阵，对检测量进行三相静止坐标系 /两相旋转坐标系变换，根据瞬时无功功率理论，计算谐波有功电流和无功电流的直流分 量。
[0033] S360 :将谐波有功电流和无功电流的直流分量写入所需延时补偿角的特殊变换矩 阵，进行两相旋转坐标系/三相静止坐标系变换，获得延时补偿后的检测量。
[0034] 利用在两相旋转到三相静止坐标变换时加入所需延时补偿角，能够很好的补偿硬 件在环混合实时仿真中的延时量。
[0035] 在其中一个具体实例中，检测量为三相电流ia，ib，i。上述处理过程具体可以为：
[0036] 将检测电流通过延时补偿模块，首先，把一相电压的瞬时值e经过n倍频后通过锁 相环PLL和正、余弦发生电路得到与该瞬时值e同相位的正弦信号sinnwt和对应的余弦 信号cosnwt，从而得到变换矩阵Cn:
[0038] 把三相电流ia，ib，i。经过已知的3S/2R(三相静止坐标系/两相旋转坐标系）变 换矩阵C32，变换成静止的a、0两相坐标系的电流i。、％:
[0041] 把两相电流ia、经过变换矩阵(^求出两相坐标系下的该n次谐波电流的有功 电流和无功电流分量：
[0043] 该ipn、iqn再经低通滤波得出n次谐波有功电流和无功电流的直流分量
[0046] T为滤波时间常数，As为采样时间，k为时刻；
[0047] 该&经过加入了补偿角A0的特殊变换矩阵CA0求出两相坐标系ian、
[0048] 其中A9 =n?AT;
[0049] 根据需要，把ian山"经已知的2R/3S(两相旋转坐标系/三相静止坐标系）变换
矩阵C23最终得到第n次谐波电流 其中C23是C32的逆矩阵。变换过 0' 后，将各个周期信号组合后叠加输出补偿后的三相电流。
[0050] S400 :根据延时补偿后的检测量，进行硬件在环检测试验。
[0051] 将延时补偿后的检测量传输到主控装置或者功放装置，进行控制器硬件在环试验 或功率硬件在环试验。
[0052] 本发明硬件在环仿真系统中信号延时补偿方法，搭建硬件仿真电路，输出检测量， 计算硬件整体延时时间，计算所需延时补偿角，根据所需延时补偿角编译延时补偿模块，通 过延时补偿模块，对检测量进行延时补偿变换，获得延时补偿后的检测量，根据延时补偿后 的检测量，进行硬件在环检测试验。整个过程中，通过计算硬件整体延时时间来准确计算所 需延时补偿角，并根据所需延时补偿角对延时补偿模块进行编译，确保最终延时补偿变换 的准确，即能够实现硬件在环仿真系统中信号延时高精度补偿，另外，整个方案不需要额外 高速A/D转换芯片和微处理器等成本高昂的设备，实施成本低廉。
[0053] 如图3所示，在其中一个实施例中，步骤S400之前还有步骤：
[0054] S500 :对延时补偿后的检测量进行D/A转换后输出。
[0055] 对延时补偿后的检测量进行模数转换后输出。
[0056] 在其中一个实施例中，所述根据硬件整体延时时间计算所需延时补偿角具体为：
[0057] 根据硬件整体延时时间，利用公式A0 =n?AT计算所需延时补偿角，式中，n 为谐波次数，《为基波角频率，AT为硬件整体延时时间。
[0058] 在其中一个实施例中，所述检测量为三相电压或三相电流。
[0059] 如图4所示，一种硬件在环仿真系统中信号延时补偿系统，包括：
[0060] 延时时间计算模块100,用于搭建硬件在环仿真系统中的硬件仿真电路，输出检测 量，计算硬件整体延时时间；
[0061] 编译模块200,用于根据硬件整体延时时间计算所需延时补偿角，根据所需延时补 偿角编译硬件在环仿真系统中延时补偿模块；