一种虚拟同步发电机并网的性能预测系统及其预测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种虚拟同步发电机并网的性能预测系统，包括上位机和实时仿真器UREP，上位机通过以太网模块连接到实时仿真器UREP，实时仿真器UREP通过I/O板卡连接到虚拟同步发电机控制模块。本发明专利技术与现有的实验台相比，能够避免单纯的软件仿真，同时又能减少实验成本，而且在实验过程中还能够让实验人员参与开发和利用虚拟同步发电机并网控制装置，从而培养实验人员知识应用能力和创新意识，对并网前做好性能预测，避免对电网造成不必要的安全隐患。

A performance prediction system for virtual synchronous generator and its prediction method

The invention discloses a performance prediction system for virtual synchronous generator, including the upper computer and the real time simulator UREP. The host computer connects to the real time simulator UREP through the Ethernet module, and the real time simulator UREP connects to the virtual synchronous generator control module through the I/O board. Compared with the existing experimental platform, the invention can avoid the simple software simulation and reduce the cost of the experiment, and can also let the experimenter participate in the development and utilization of the virtual synchronous generator grid control device in the process of experiment, so as to cultivate the knowledge application ability and innovation consciousness of the experimenters, and do a good job in the front of the grid. Performance prediction, to avoid unnecessary safety hazards to the power grid.

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟同步发电机并网的性能预测系统及其预测方法
本专利技术属于新能源发电及能源节约仿真
，具体涉及一种虚拟同步发电机并网的性能预测系统及其预测方法。
技术介绍
近年来，分布式电源在电力系统已普遍运用，但是由于其接入电网时会对电网的稳定性造成波动，导致用电设备和用户出现安全隐患。这种现象一旦产生，不仅会造成投资成本损失，应有收益无法弥补，而且还会造成了巨大的资源浪费，使得所开发的新能源不得所用，与研发人员的初衷背道而驰。因此，风能、太阳能、核能等分布式电源的分散接入、就地储存、就地使用引起了人们的高度重视。对于新能源电源中采用的电力电子逆变器控制，是通过采用虚拟同步发电机技术来模拟同步发电机的机电暂态特性，使其具有同步发电机组的惯量、一次调频、无功调压等并网运行外特性的技术。因此，如何测量具有同步发电机组的惯量、一次调频、无功调压等并网所需满足的参数尤为重要。这其中的频率的变化对电网所造成的有功响应无法准确的模拟，所以对电网的扰动无法精准确定。对于使用MATLAB的纯软件仿真来说，学生能够理解基本逆变整流原理，但是对于实际的内部设置和控制连线缺乏主观的认识，在遇到实际控制装置时仍然无从下手。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种虚拟同步发电机并网的性能预测系统及其预测方法，以解决现有技术中存在的问题。本专利技术采取的技术方案为：一种虚拟同步发电机并网的性能预测系统，包括上位机和实时仿真器UREP，上位机通过以太网模块连接到实时仿真器UREP，实时仿真器UREP通过I/O板卡连接到虚拟同步发电机控制模块。一种虚拟同步发电机并网的性能预测系统的预测方法，该方法为：上位机通过以太网交换机与实时仿真器进行数据通信，在上位机中搭建模拟电网模型、主回路的反馈模型以及虚拟同步发电机数学模型，上位机将仿真模型所生成的代码传输到实时仿真器UREP，用于控制整个半实物仿真过程、在监测窗口观测波形预测结果，根据仿真结果进行实际的并网性能预测。实时仿真器UREP将所测得电流和电压信号进行功率计算处理，接入到虚拟同步发电机控制模块。在功率计算前设有一测试点，用于测试逆变输出的电压、电流，来计算虚拟同步发电机电源的有功功率、无功功率，同时，在电压电流信号检测后连接开关，实现虚拟同步发电机的独立带负载运行和并网运行。本专利技术的有益效果：与现有技术相比，本专利技术与现有的实验台相比，能够避免单纯的软件仿真，同时又能减少实验成本，而且在实验过程中还能够让实验人员参与开发和利用虚拟同步发电机并网控制装置，从而培养实验人员知识应用能力和创新意识，对并网前做好性能预测，避免对电网造成不必要的安全隐患。附图说明图1是基于UREP的虚拟同发电机并网性能预测系统的并网模型图；图2是基于UREP的虚拟同发电机并网性能预测系统的预测系统图；图3是基于UREP的虚拟同发电机并网性能预测系统的结构连接图；图4是基于UREP的虚拟同发电机并网性能预测系统的建模仿真界面。具体实施方式下面结合附图及具体的实施例对本专利技术进行进一步介绍。实施例1：如图1-图4所示，一种虚拟同步发电机并网的性能预测系统，包括上位机和实时仿真器UREP，上位机通过以太网模块连接到实时仿真器UREP，实时仿真器UREP通过I/O板卡连接到虚拟同步发电机控制模块。上位机通过以太网交换机与实时仿真器进行数据通信，实验人员在上位机中搭建主电路，设置测试点，连接并网开关，仿真模拟整个虚拟同步发电机并网系统。实时仿真器是基于xPCtarget技术的工控机，具有实时计算、模拟控制系统的运行、输出实时仿真数据、监测控装置反馈信息和实时更新仿真数据的功能，并能够传输到上位机进行图像和数据显示。上位机将仿真模型编译生成代码，通过以太网交换机传输到实时仿真器UREP，实时仿真器UREP由I/O板卡的I/O端口连接对应的I/O板卡进行代码传输，I/O板卡通过对应端子与虚拟同步发电机控制模块模块连接进行状态量的传输，同时控制模块会通过I/O进行量值反馈给实时仿真器UREP再到上位机，最终通过上位机监视窗观测虚拟同步发电机并网的性能，达到预测的目的，实验人员通过该结果来判断是否满足并网要求并对控制参数进行整定。虚拟同步发电机控制模块将实时仿真器UREP从并网开关前提取的电流和电压信号进行处理。I/O板卡包括AI/AO板卡和DI/DO板卡，AI/AO板卡传递主电电压和电流的模拟信号，该板卡一端连接实时仿真器UREP，进而连接上位机，实现电压和电流反馈；另一端连接虚拟同步发电机的控制器，从而实现电压和电流信号的传递，DI/DO板卡一端连接虚拟同步发电机的控制装置，进行通断控制；另一端连接实时仿真器，并经以太网交换机传输至图形用户显示和控制界面，进而完成显示和控制功能。主回路建模仿真采用MATLAB/Simulink图形化建模界面，MTALAB/Simulink中包含了大量的控制函数和电力电子组件，用户根据自身需要选择对应组件实现功能，并能够完成离线仿真，验证实验原理的正确性。上位机是整个UREP系统的总控主机,它用于构建电网模型、主回路模型、虚拟同步发电机控制模型,优化实时仿真器UREP的参数,将建模软件所生成模型的实时代码自动下载到仿真器中。它控制整个实时仿真过程,在人机交互界面完成仿真结果的输入和输出。监测窗将实时仿真器UREP从上位机编译下载的代码的相应量值和波形进行显示，从而使实验操作人员进行直观的判断：是否需要对模型参数或控制器参数做出调整；是否该实验结果符合并网要求。一种虚拟同步发电机并网的性能预测系统的预测方法，该方法为：上位机通过以太网交换机与实时仿真器进行数据通信，在上位机中搭建模拟电网模型、主回路的反馈模型以及虚拟同步发电机数学模型，上位机将仿真模型所生成的代码传输到实时仿真器UREP，用于控制整个半实物仿真过程、在监测窗口观测波形预测结果，根据仿真结果进行实际的并网性能预测。实时仿真器UREP将所测得电流和电压信号进行功率计算处理，接入到虚拟同步发电机控制模块。在功率计算前设有一测试点，用于测试逆变输出的电压、电流，来计算虚拟同步发电机电源的有功功率、无功功率，同时，在电压电流信号检测后连接开关，实现虚拟同步发电机的独立带负载运行和并网运行。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内，因此，本专利技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虚拟同步发电机并网的性能预测系统，其特征在于：包括上位机和实时仿真器UREP，上位机通过以太网模块连接到实时仿真器UREP，实时仿真器UREP通过I/O板卡连接到虚拟同步发电机控制模块。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟同步发电机并网的性能预测系统，其特征在于：包括上位机和实时仿真器UREP，上位机通过以太网模块连接到实时仿真器UREP，实时仿真器UREP通过I/O板卡连接到虚拟同步发电机控制模块。2.根据权利要求1所述的一种虚拟同步发电机并网的性能预测系统的预测方法，其特征在于：该方法为：上位机通过以太网交换机与实时仿真器进行数据通信，在上位机中搭建模拟电网模型、主回路的反馈模型以及虚拟同步发电机数学模型，上位机将仿真模型所生成的代码传输到实时仿真器UREP，用于控制整个半实物仿真过程、在监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝正航，余敏，陈卓，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52