[发明专利]一种基于现场可编程门阵列的模块化多电平换流器实时仿真建模方法

摘要

本发明属于电力系统仿真试验技术领域，尤其涉及一种应用现场可编程门阵列实现模块化多电平换流器实时仿真建模的方法。本发明根据MMC工作机理，建立桥臂的戴维南等值模型，采用FPGA实现MMC阀组的等值计算。计算过程中将同一桥臂的子模块分组，每组通过FPGA流水线架构进行计算处理，组与组之间采用同步并行计算，极大地减少计算时间，满足实时仿真的要求。本发明效果在于，可以在不修改FPGA程序的情况下实现MMC一次参数的灵活配置，针对不同子模块拓扑具有通用性，可外接控制器进行系统级、阀级的硬件在环实验。

主权项

一种基于现场可编程门阵列的模块化多电平换流器实时仿真建模方法，其具体步骤包括：步骤1：根据子模块的不同工作状态建立单个子模块投入、旁路及闭锁时的戴维南等效电路，并通过累加得到模块化多电平换流器(MMC)单个桥臂的戴维南等效电路；将MMC同一桥臂的子模块分为m组，每组包含n个子模块，每组子模块对应一条计算流水线；步骤2：将FPGA与实时数字仿真器相连；步骤3：将FPGA与阀级物理控制器相连；步骤4：FPGA从实时数字仿真器采集MMC的一次系统配置信息和运行信息，配置信息包括单个桥臂的子模块个数，单个子模块电容值，运行信息为电容电流；步骤5：FPGA从阀级物理控制器采集各个子模块的触发控制信息；步骤6：FPGA根据采集到的桥臂电流和子模块电容值，计算得到同一桥臂中处于投入状态的子模块的电容电压增量，并将电容电压增量及子模块触发控制信息分配到m条流水线中；步骤7：各个流水线同步并行计算，在每个流水线内部，计算完成n个子模块电容电压的更新，并计算得到单个桥臂的戴维南等值电压和等值电阻；步骤8：FPGA将步骤7中计算得到的桥臂等值电压和等值电阻发送到实时数字仿真器中，每个桥臂的计算结果等效为一个受控戴维南支路；步骤9：FPGA将步骤7中更新的子模块电容电压发送到阀级物理控制器中。