[发明专利]基于CPU-FPGA平台电力系统小步长实时仿真方法

权利要求书

1.基于CPU-FPGA平台电力系统小步长实时仿真方法，其特征在于：包括，

将分布式发电系统中包含电力电子开关的高频电路与不含电力电子开关的低频电路进行模型分割，得到高频电路与低频电路；

对包含电力电子开关的高频电路进行数学建模；

构建高频电路的数学模型，并将高频电路计算所得的脉冲信号等效平均化；

将高频电路的数学模型下载到FPGA中进行计算，低频电路下载到CPU中进行计算；

利用以太网或其他通信方式实现FPGA与CPU的异步通信，以此进行仿真数据交互。

2.如权利要求1所述的基于CPU-FPGA平台电力系统小步长实时仿真方法，其特征在于：所述对包含电力电子开关的高频电路进行数学建模包括，采用数值积分法将高频电路中的电感L和电容C离散化，得到高频电路中的电感L和电容C的电压电流关系。

3.如权利要求2所述的基于CPU-FPGA平台电力系统小步长实时仿真方法，其特征在于：所述构建高频电路的数学模型包括，将高频电路中的电感L、电容C和电力电子开关均等效为一个电导和一个历史电流源并联的电路。

4.如权利要求3所述的基于CPU-FPGA平台电力系统小步长实时仿真方法，其特征在于，所述高频电路中的电感L的电压电流关系表达式如下所示，

其中，i_L(t+1)为下一步长流过电感的电流，i_L(t)为当前步长流过电感的电流，u_L(t+1)和i_L(t+1)分别为下一步长电感和电容两端的电压，u_L(t)和i_L(t)分别为当前步长电感和电容两端的电压，Δt为仿真步长。

5.如权利要求4所述的基于CPU-FPGA平台电力系统小步长实时仿真方法，其特征在于：所述高频电路中的电容C的电压电流关系表达式如下所示，

其中，i_C(t+1)为下一步长流过电容的电流，i_C(t)为当前步长流过电感和电容的电流，u_L(t+1)和i_L(t+1)分别为下一步长电感和电容两端的电压，u_L(t)和i_L(t)分别为当前步长电感和电容两端的电压，Δt为仿真步长。

6.如权利要求1～5任一所述的基于CPU-FPGA平台电力系统小步长实时仿真方法，其特征在于：所述将高频电路中的电感L、电容C和电力电子开关均等效为一个电导G_s和一个历史电流源I_his并联的电路的表达式包括，

其中，G_s为等效电导，Δt为仿真步长。

7.如权利要求1～6任一所述的基于CPU-FPGA平台电力系统小步长实时仿真方法，其特征在于，所述将高频电路中的电感L、电容C和电力电子开关均等效为一个电导G_s和一个历史电流源I_his并联的电路的表达式还包括，

I_his,L＝G_su_L(t)+i_L(t) (4)

I_his,C＝-G_su_C(t)-i_C(t) (5)

其中，I_his,L为电感支路的历史电流源电流，I_his,C为电容支路的历史电流源电流，u_L和i_L分别为电感两端电压和流过电感的电流，u_C和i_C分别为电容两端电压和流过电感的电流，Δt为仿真步长。