[发明专利]基于dSPACE的微电网半实物仿真系统及方法

说明书

本发明基于dSPACE的微电网半实物仿真系统包括硬件电路实物系统、设备控制子系统包括dSPACE仿真控制系统和数据信息处理系统，设备控制子系统接受微电网监控系统的系统控制指令，控制硬件电路实物系统中的各个设备，并向微电网监控系统传输数据；微电网监控系统是基于dSPACE的微电网半实物仿真系统的中央控制器，根据设备控制子系统上传的数据，分析微电网系统与公共电网的能量交换需求，得到微电网系统控制指令，下发给设备控制子系统。本发明的半实物仿真系统各部分功能明确、性能稳定，能通过模型修改快速开发和验证变换器及微电网控制策略，加快技术研究的进度，更好的完成变换器和微电网的理论研究。

技术领域

本发明属于半实物系统仿真领域，具体涉及到基于dSPACE的微电网半实物仿真系统及方法。

技术背景

随着分布式发电技术的发展，微电网作为传统电网向智能电网过渡的电力网络，逐渐成为人们关注的热点，针对微电网系统的双向潮流、微电网系统与公共电网的能量交换、微电网系统内部分布式能源管理以及微电网内电力电子装置控制算法研究等课题，已经成为分布式发电技术研究的重点。

由于微电网技术的研究需要大量的实验验证及数据支撑，而传统的研究手段主要是开发实际的变换器产品并搭建实验平台，一方面由于不同的研究目的需要不同的产品或者实验平台，导致反复的相似产品开发以及平台搭建，工作内容冗余；另一方面变换器产品和微电网系统的控制多采用代码编写的方式实现，编程时间长且难度大，整个研究进程缓慢，不利于技术研究的步伐。

本发明所述的基于dSPACE的微电网半实物仿真系统，是将仿真设备与半实物相结合，开发半实物仿真系统，通过搭建控制模型快速实现对实物硬件的控制，不同的模型可以构成不同形式的变换器产品，根据不同的研究目的，只要修改控制模型即可快速实现算法策略的更新，验证控制理论，这种方法是目前技术研究的一种重要而且便捷的手段。

发明内容

本发明的目的在于克服传统微电网技术研究存在重复冗余开发、技术方案可扩展性差导致研究进度缓慢的缺点而提出的基于dSPACE的微电网半实物仿真系统及方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

基于dSPACE的微电网半实物仿真系统包括硬件电路实物系统、设备控制子系统以及微电网监控系统。

硬件电路实物系统包括变换器、分布式电源、智能开关及智能传感器，硬件电路实物系统执行设备控制子系统的指令，并向设备控制子系统传输现场数据。

设备控制子系统包括dSPACE仿真控制系统和数据信息处理系统，设备控制子系统接受微电网监控系统的系统控制指令，通过分析处理，得到硬件电路实物系统中设备的指令，控制设备运行，并且向微电网监控系统转发现场数据。

微电网监控系统是基于dSPACE的微电网半实物仿真系统的中央控制器，根据设备控制子系统上传的数据，并依据控制目标，分析微电网系统与公共电网的能量交换需求，得到微电网系统控制指令，下发给设备控制子系统。

硬件电路实物系统中的变换器包括通用DC/AC变换器（支路1）、光伏DC/AC变换器（支路2）、储能DC/AC变换器（支路3）、储能DC/DC变换器（支路4）以及风电DC/AC变换器（支路5），变换器主要实现电能变换的功能。

硬件电路实物系统中的智能开关受设备控制子系统控制，每个智能开关通过闭合或断开选择各个支路是否参与微电网系统运行，从而构建不同的微电网电路拓扑，进行微电网拓扑研究。

硬件电路实物系统中的智能传感器采集各个支路的运行数据，向设备控制子系统反馈信息，参与系统控制。