[发明专利]针对功率硬件在环系统的仿真方法

说明书

本发明公开了一种针对功率硬件在环系统的仿真方法，用于解决现有仿真方法实用性差的技术问题。技术方案是采用基于理想变压器模型法的接口算法，利用受控电源将物理子系统等效映射到数字子系统，从物理子系统所测量的功率信号反馈至数字子系统中，保证功率放大器前端数字子系统和后端物理子系统的电气关联性。由于采用基于理想变压器模型法的接口算法，将物理子系统中的功率电气量反馈至数字子系统中受控源的控制端，保证数字子系统和物理子系统之间的电气相关性，避免因功率放大器功能的局限性使得数字仿真部分和物理硬件部分的电气回路相互隔离，解决了功率硬件在环仿真系统中重要电气量在数字子系统和物理子系统之间有效传递的问题，实用性好。

技术领域

本发明涉及一种仿真方法，特别涉及一种针对功率硬件在环系统的仿真方法。

背景技术

现今，有部分实物参与的具有较高置信度的半实物仿真应运而生并得到广泛发展，其主要应用方式包括快速控制原型(Rapid Control Prototype,RCP)仿真和硬件在环(Hardware-in-the-Loop,HIL)仿真。随着电气系统的电源容量不断提高，而硬件在环仿真只能输出信号级别的电压或电流，这远远不能满足驱动大部分实际物理部件的条件，所以，基于功率放大器的功率硬件在环仿真相较于原始的硬件在环仿真在大功率电力系统仿真中优势明显，其既有原始硬件在环仿真中结合数字仿真和物理模拟的特点，又能驱动大功率负载，因此在大型电力系统仿真中功率硬件在环仿真受到广泛重视。功率硬件在环(PHIL)仿真将原系统分割成数字子系统和物理子系统，数字子系统中包含原系统的数字仿真模型和控制算法，而物理子系统中采用实际的电气负载，且常用功率放大器作为两个子系统的接口。

文献“授权公告号是CN206725667U的中国实用新型专利”公开了一种电网功率硬件在环测试系统，该电网功率硬件在环测试系统包括被测功率硬件、接口电路以及仿真控制单元，所述仿真控制单元通过接口电路与被测功率硬件连接；所述接口电路包括AC/DC整流模块、DC/AC逆变模块、第一闭环控制模块、第二闭环控制模块、电感L1、电阻R1、软启动开关K1、开关K2以及滤波电路；能够对风电的功率器件进行准确测试，能够对风电的最大功率以及有功无功的测试进行准确控制，从而准确测试出风电功率器件的性能。但是由于功率硬件在环系统的接口问题，被测功率硬件代表的物理子系统和仿真控制单元代表的数字子系统之间的电气关联性被弱化，系统全部的电气参数无法在两者之间传递，参照图4，如采用功率放大器作为功率硬件在环系统的接口，物理子系统中负载的电流和电压实质上都来源于功率放大器的输出，而功率放大器输出是由数字子系统的输出控制，但是，数字子系统却无法获取物理子系统中的电气量及其变化，相当于功率放大器将两个子系统隔离，数字子系统中仿真模型回路上的电流或电压不会随着物理子系统中实际电路的对应量变化而相应改变。

发明内容

为了克服现有仿真方法实用性差的不足，本发明提供一种针对功率硬件在环系统的仿真方法。该方法采用基于理想变压器模型法的接口算法，利用受控电源将物理子系统等效映射到数字子系统，从物理子系统所测量的功率信号反馈至数字子系统中，保证功率放大器前端数字子系统和后端物理子系统的电气关联性，解决了数字子系统回路中的电气量不能反映出物理子系统回路中的电气量变化和负载情况的问题。由于采用基于理想变压器模型法的接口算法，将物理子系统中的功率电气量反馈至数字子系统中受控源的控制端，成功保证了数字子系统和物理子系统之间的电气相关性，避免因功率放大器功能的局限性使得数字仿真部分和物理硬件部分的电气回路相互隔离，解决了功率硬件在环仿真系统中重要电气量在数字子系统和物理子系统之间有效传递的问题，实用性好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种针对功率硬件在环系统的仿真方法，其特点是包括以下步骤：