[发明专利]一种电力系统动模实验的快速系统原型开发平台及方法

说明书

本发明公开了一种电力系统动模实验的快速系统原型开发平台及方法。一种电力系统动模实验的快速系统原型开发平台，包括：开发主机、快速原型控制器和功率硬件快速原型样机；开发主机建立功率硬件快速原型样机的仿真模型及其控制算法，并将其转换为控制信息；快速原型控制器根据控制信息向功率硬件快速原型样机发送控制指令，并实时获取功率硬件快速原型样机的运行状态数据反馈至开发主机；功率硬件快速原型样机根据控制指令调整不同拓扑结构，并进行相应的电力系统动态模拟实验。解决针对不同电力系统进行动模实验时，需要制造相应的各种不同的换流器以配合RCP开展实验，费时费力，成本高的技术问题，降低电力系统动模实验难度，提高工作效率。

技术领域

本发明属于电力系统动态模拟实验技术领域，更具体地，涉及一种电力系统动模实验的快速系统原型开发平台及方法。

背景技术

开展动态模拟实验是验证新型电力系统拓扑结构和控制算法的有效性的重要环节。在搭建新型电力系统动态模拟实验平台时，研究人员不仅要搭建动态模拟实验装置，而且需要对动态模拟实验装置的控制算法进行建模仿真测试后，进行控制算法代码的编写并烧写至芯片中，最终完成动态模拟实验装置和控制算法验证。由此，研究人员要求具备复杂控制系统的编程能力，且需在代码编程和调试上花费过多时间，影响研究效率。

快速控制原型(Rapid Control Prototype,RCP)开发方法采用快速原型控制器和真实被控对象的组合形式，研究人员仅需在商业软件MATLAB/Simulink中建立并调试含所需控制算法的仿真模型后，即可将控制算法通过快速原型控制器去控制功率硬件快速原型样机，在实时的环境中验证控制算法，能有效克服复杂控制系统编程开发的困难，提高研发效率。

但由于新型电力系统中的各种被控对象如柔性直流换流器及柔性直流系统本身也在发展变化过程中，采用RCP开发方法则需要相应研究各种不同的换流器拓扑及控制，也就是要制造相应的各种不同的换流器以配合RCP开展实验，费时费力，成本高，灵活性低。

发明内容

针对相关技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种电力系统动模实验的快速系统原型开发平台及方法，旨在解决针对不同电力系统进行动模实验时，需要制造相应的各种不同的换流器以配合RCP开展实验，费时费力，成本高的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种电力系统动模实验的快速系统原型开发平台，包括：开发主机、快速原型控制器和功率硬件快速原型样机；

所述开发主机用于建立模拟电力系统的功率硬件快速原型样机的仿真模型及其控制算法，并转换为控制信息；

所述快速原型控制器用于根据所述控制信息向所述功率硬件快速原型样机发送控制指令，并实时获取所述功率硬件快速原型样机的运行状态数据反馈至所述开发主机；

所述功率硬件快速原型样机用于根据所述控制指令调整不同拓扑结构，并进行相应的电力系统动态模拟实验。

可选的，所述功率硬件快速原型样机包括多个模块化多电平换流器MMC，所述模块化多电平换流器的子模块至少包括全桥型、半桥型或全半桥混合串联型功率子模块中的一种；

所述功率硬件快速原型样机根据所述开发主机的软件指令选取MMC的子模块类型，形成不同类型的MMC组合。

可选的，所述功率硬件快速原型样机根据所述开发主机的软件指令控制多个MMC之间的连接方式，用以组合形成两端、多端柔性直流系统和柔性直流电网的系统拓扑结构。

可选的，所述功率硬件快速原型样机根据所述开发主机的软件指令控制单个MMC内的全桥型或者半桥型功率子模块之间的连接方式，用以组合形成不同系统拓扑结构。

可选的，所述开发主机与所述快速原型控制器之间以电信号的方式交换所述功率硬件快速原型样机的运行状态数据，所述快速原型控制器与所述功率硬件快速原型样机之间以光信号的方式交换所述控制信息与所述运行状态数据。