[发明专利]适用于ADPSS双馈风机闭环试验的并行异构仿真方法

说明书

本发明公开了一种适用于ADPSS双馈风机闭环试验的并行异构仿真方法，通过FPGA和CPU的异构并行，结合电磁暂态仿真分网技术的双馈风机的分时间尺度仿真方法，通过初始化和时序控制实现大时间尺度的双馈风机的风力发电机在CPU上仿真和小时间尺度的双馈风机的变流器在FPGA上仿真；通过基于FPGA的双馈风机的变流器高速IO通讯接口连接外部控制器，实现外部控制器对双馈风机的变流器的控制；实现带外部控制器的双馈风机的闭环实时仿真；解决了现有技术对双馈风机模型的实时仿真存在的采用大仿真步长会产生很大的仿真误差。但是如果整个系统采用小仿真步长，计算量过大，难以实现实时仿真等技术问题。

技术领域

本发明属于ADPSS双馈风机闭环试验技术领域，尤其涉及一种适用于ADPSS双馈风机闭环试验的并行异构仿真方法。

背景技术

高级数字实时仿真系统(Advanced Digital Power System Simulator，缩写为ADPSS)是一种基于大规模超级计算平台的全数字实时电力系统仿真装置，它用于电网运行分析、故障判断、事故反演、硬件闭环试验及在线超实时分析等领域，基本涵盖了电力系统运行分析的各个场合。

新能源设备厂家林立，控制系统没有统一的标准和控制特性，每一个厂家都有其独特的控制秘方。以前的控制系统试验，主要是通过波形回放的方法测试新能源设备的控制特性，检测新能源控制设备在不同电网状态下的响应是不是符合国家标准。这种检测手段的主要依据是新能源设备不会对电网产生主动影响。但是随着新能源设备入网比例的快速提高，新能源设备控制系统的特性对电网的影响也越来越大。新能源设备的试验检测已经不能采用以前的波形回放方法，而需要采用考虑新能源设备和电网交互闭环特性的实时仿真技术了。

由于双馈风机的模型比较复杂，还含有仿真计算量很大的电力电子换流器设备，一般的仿真平台通过CPU难以实现双馈风机模型的实时仿真，也就难以实现双馈风机带控制器的闭环仿真试验。由于双馈发电机的模型非常复杂，计算量很大。同时由于双馈风机还含有一个背靠背换流器需要仿真。换流器需要从外部的风电控制器中接受高频率的触发脉冲。所以双馈风机系统仿真采用大仿真步长会产生很大的仿真误差。但是如果整个系统采用小仿真步长，计算量过大，难以实现实时仿真。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种适用于ADPSS双馈风机闭环试验的并行异构仿真方法，以解决现有技术对双馈风机模型的实时仿真存在的采用大仿真步长会产生很大的仿真误差。但是如果整个系统采用小仿真步长，计算量过大，难以实现实时仿真等技术问题。

本发明具体采用以下技术方案：

一种适用于ADPSS双馈风机闭环试验的并行异构仿真方法，通过FPGA和CPU异构运行，结合电磁暂态仿真分网技术的双馈风机的分时间尺度仿真方法，通过初始化和时序控制实现大时间尺度的双馈风机的风力发电机在CPU上仿真和小时间尺度的双馈风机的变流器在FPGA上仿真；通过基于FPGA的双馈风机的变流器高速IO通讯接口连接外部控制器，实现外部控制器对双馈风机的变流器的控制；实现带外部控制器的双馈风机的闭环实时仿真。

所述双馈风机的分时间尺度仿真方法包括：

步骤1.1、通过分立的仿真元件在ADPSS仿真软件中建立双馈风机的仿真模型，仿真模型包括滤波电路，变流器和风力发电机及Chopper电路；

步骤1.2、确定大小时间尺度的仿真步长，并根据大时间尺度的仿真步长，确定解耦元件的参数；比较解耦元件参数和双馈风机的设备参数拆出解耦元件；

步骤1.3通过解耦点把系统分为两个时间尺度子系统，大时间尺度系统仿真网络和小时间尺度仿真网络。

所述通过初始化和时序控制实现大时间尺度的双馈风机的风力发电机在CPU上仿真和小时间尺度的双馈风机的变流器在FPGA上仿真的步骤分为：