[发明专利]硬件在环混合实时仿真系统接口稳定性改进方法

说明书

本发明公开了一种硬件在环混合实时仿真系统接口稳定性改进方法。通过测量装置的输出功率变化，将之前馈到整流端的内环电流控制，将负载功率的动态变化直接反应到整流端的直压控制过程，从而控制整流侧和逆变侧功率流相等，来减小单位时间内整流器和逆变器的能量差，使直流电压波动在允许范围内，达到减小直流电容的目的，提高了功率接口装置的动态性能，进而提高了整个功率在环仿真平台的稳定性，为大功率接口设备的稳定运行提供了技术改进。

技术领域

本发明涉及功率接口稳定性控制技术领域，具体地说是一种硬件在环混合实时仿真系统接口稳定性改进方法。

背景技术

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(hardware under test,HUT)置于由实时数字仿真系统建立的虚拟电力系统(virtual electrical system,VES)中进行闭环仿真。HIL系统分为信号型硬件在环(control hardware-in-the-loop CHIL)仿真与功率连接型硬件在环(power hardware-in-the-loop,PHIL)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、稳定的试验研究，它最小化降低了即使在各种极端条件下的仿真成本与风险，最大化的检测了被仿真电气设备的缺陷，避免了难以承受的损失。

在数字物理混合实时仿真中，功率接口承担着连接实时数字仿真系统和物理被测系统的重要作用。其输出的精度和动态性能直接关系到整个系统和平台的有效性和稳定性。功率接口多采用背靠背四象限变流器这一拓扑，连接两个变流器之间的有一个直压电容。当接口接入被测设备或者设备功率突变时，同一时刻内整流器和逆变器的能量未能平衡，进而导致直流电压波动，影响整个数字物理混合仿真系统的稳定性，因此直压控制的设计尤为重要。

工业上多采用增大直压电容方式缓解直压不稳定，成本高，设备体积大，运输不便。

为了既有效控制直压稳定，又能降低成本，本发明通过引入功率前馈控制方法能够更好地实现整流器和逆变器的能量动态平衡，实现直压稳定，提高了HIL仿真稳定性。而且体积更小，成本更低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种基于前馈控制的硬件在环混合实时仿真系统接口稳定性改进方法。

本发明的原理在于：通过采样输出电流信号i_out和输出电压信号U_out计算出负载功率，负载功率前馈至整流侧电流内环控制，从而控制整流侧和逆变侧功率流相等，来减小单位时间内整流器和逆变器的能量差，使直流电压波动在允许范围内，达到减小直流电容的目的，进而提高直压的动态性能和稳定性，即功率前馈控制法。

本发明一种硬件在环混合实时仿真系统接口稳定性改进方法，包括如下步骤：

步骤一，搭建功率硬件在环混合仿真系统平台，对真实的电力系统模型进行仿真模拟；

步骤二，采用RTDS数字仿真器对实际的电网模型进行仿真模拟；

步骤三，采用功率接口装置对RTDS数字仿真器的节点电压信号进行放大还原，然后加载在被测设备两端；

步骤四，在功率接口装置中，双PWM变流器采用各自独立控制，整流器使用双闭环PI控制进行直压控制，逆变器利用重复控制和有源阻尼控制共同实现电流电压信号的放大还原；

步骤五，通过霍尔传感器检测负载端输入的电压和电流值，通过ARM芯片计算出负载功率；将求得的负载功率经过前馈控制器的，加入到整流器电流内环控制作扰动前馈补偿。