[发明专利]基于异步发电机无功补偿技术的HIL和RCP准实时仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及异步发电机无功补偿技术。

背景技术

随着技术的进步和工业领域对大功率电力电子系统的需求日益增大，系统的可靠性和研发过程高效性就显的尤为重要了。目前在大功率电力电子系统的研发和调试过程中大多采用的是离线仿真系统，离线仿真虽然对控制算法和测量误差的测试是有效的，但是对于中断延时、内存使用和数据传输等方面的错误无法排查，因此离线仿真后直接进行实物实验对设备的安全就存在较大的隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于异步发电机无功补偿技术的HIL和RCP准实时仿真系统，能够很好的对系统进行测试，并且更能模拟实物实验，可以使系统的开发和测试过程更为方便、有效、安全、快捷。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于异步发电机无功补偿技术的HIL和RCP准实时仿真系统，包括HIL准实时仿真系统和RCP准实时仿真系统，

HIL准实时仿真系统，包括真实的控制器和虚拟的异步发电机和变流器仿真模块作为被控对象；对异步发电机和变流器仿真模块进行建模，建模产生的模块经过仿真运算得到控制器控制所需的异步发电机端电压信号、变流器电流信号和变流器直流侧信号；对这些进行变比处理使其幅值保持不变，然后通过接口传输到控制器中进行运算；控制器采集到的异步发电机端电压信号、变流器电流信号和变流器直流侧信号经过控制器里的算法模块进行运算，得到调制所需的PWM波信号；异步发电机和变流器仿真模块采集控制器PWM模块传输的PWM波信号，通过捕获模块对PWM波信号的上升沿和下降沿进行重新编码，计算出占空比和中断信息；占空比和中断信息通过实时处理器的数据总线传送到异步发电机和变流器仿真模块进行仿真运算，产生的电压和电流信号传输到控制器，构成一个完整的闭环系统；

RCP准实时仿真系统，包括控制器和真实的异步发电机和变流器系统作为被控对象；发电机和变流器系统产生的电压和电流信号经过变比处理送入控制器，控制器采集到外部传输来到信号之后经过计算产生驱动STATCOM的PWM波信号；控制器产生的PWM波信号强度比较弱，不足以驱动开关管，需要经过门极驱动电路送到STATCOM中，实现STATCOM的驱动控制；

在HIL和RCP准实时仿真中存在不同处理器之间的数据交换和处理，两种准实时仿真系统都是在处理器中断时进行信号采样，因此需要进行时钟处理和仿真参数整定以到达最好的仿真效果。

作为改进，HIL准实时仿真系统中，采用dSPACE单板系统DS1104作为控制器，在Quanser8通过Simulink搭建异步发电机和变流器模块作为被控对象，接口为自带接口，ADC口和DAC口之间通过PNC数据线进行数据交换。

作为改进，dSPACE单板系统DS1104作为控制器可以产生6路死区时间可调、两两互补的PWM信号，并且占空比可以从0～100％可调制；dSPACE单板系统通过ADC口采集从Quanser8的DAC口传过来的异步发电机端电压信号、变流器电流信号和变流器直流侧信号，这些信号经过在DS1104里面搭建的控制算法模块进行计算，得出PWM信号；Quanser8通过自身的高速数字I/O口采集DS1104传输的6路PWM波信号，经过捕获模块对PWM波信号的上升沿和下降沿进行重新编码，计算出占空比和中断信息；占空比和中断信息通过Quanser8的实时处理器的数据总线传送到异步发电机和变流器仿真模块进行仿真运算，产生的电压和电流信号经过DAC口传输到DS1104；这里产生的电压和电流信号都是通过Quanser8的Simulink里仿真器产生的的，不是真实的传感器，这些信号的幅值为-10V～10V，为了能够在输入到DS1104时保持大小不变，需要进行变比处理。

作为改进，RCP准实时仿真系统中，采用dSPACE单板系统DS1104作为控制器，异步发电机和变流器为真实的实验设备，两者之间的连接接口采用自身所带接口，接口之间通过转换电路进行连接；发电机和变流器系统产生的电压和电流信号传感器检测电路经过变比处理送入DS1104的ADC口，控制器采集到外部传输来到信号之后经过计算产生驱动STATCOM的PWM波信号；控制器产生的PWM波信号强度比较弱，不足以驱动开关管，需要经过门极驱动电路送到STATCOM中，实现STATCOM的驱动控制。