一种多仿真器协同的仿真方法、仿真主控平台和仿真系统技术方案

本发明专利技术提供了一种多仿真器协同的仿真方法、仿真主控平台和仿真系统，包括：确定协同仿真步长；预测仿真步长比协同仿真步长长的仿真器的仿真数值，作为仿真器在协同仿真步长对应时间的仿真数值；各仿真器将自身的仿真数值发送给其他仿真器，并接收其他仿真器发送的各仿真器对应的仿真数值，每个仿真器根据所有仿真器的仿真数值，进行协同仿真计算。与最接近的现有技术相比，本发明专利技术提供的协同仿真技术，能够针对相同或不同仿真器的不同步长，采取协同仿真步长，以实现协同验证的效率最优；在仿真器需要而协同仿真数据总线无法提供数据的时刻，动态预测并插入信号数据值，有效提高协同验证效率，确保协同验证协同的精度和稳定性。

A simulation method of multi simulator collaboration, simulation master control platform and simulation system

The invention provides a multi-simulator collaborative simulation method, a simulation master control platform and a simulation system, including: determining the collaborative simulation step size; predicting the simulation value of the simulator whose simulation step size is larger than the collaborative simulation step size as the simulation value of the corresponding time of the simulator in the collaborative simulation step size; and each simulator imitates itself. True values are sent to other simulators, and the corresponding simulation values of each simulator sent by other simulators are received. Each simulator carries out cooperative simulation calculation according to the simulation values of all simulators. Compared with the nearest existing technology, the collaborative simulation technology provided by the present invention can adopt the step size of collaborative simulation for the same or different simulators with different synchronization lengths to achieve the optimal efficiency of collaborative verification, and dynamically predict and insert signals when the simulator needs data bus for collaborative simulation can not provide data. Data value can effectively improve the efficiency of collaborative verification and ensure the accuracy and stability of collaborative verification.

【技术实现步骤摘要】
一种多仿真器协同的仿真方法、仿真主控平台和仿真系统
本专利技术属于电力电子
，具体讲涉及一种多仿真器协同的仿真方法、仿真主控平台和仿真系统。
技术介绍
柔性直流输电是智能电网技术发展的主要方向之一，未来柔性直流输电技术将向着多端化、网络化及更高电压更大容量方向发展，输送电压和功率将达到500kV/3000MW，迫切需要研制更高电压更大容量的柔性直流换流阀和高压直流断路器，其中柔性直流换流阀电流达到3000A，高压直流断路器要求分断电流达到18000A甚至更高。装备技术发展的关键之一是电力电子器件，且不同装备对电力电子器件的需求呈差异化趋势发展，如柔性直流换流阀需要低通态压降的绝缘栅双极晶体管IGBT器件，以大幅降低换流阀的损耗；高压直流断路器需要高关断能力的IGBT器件，以提高断路器的电流分断水平。伴随不同类型柔性直流装备的出现，其对所用的器件出现了定制化需求，而现有的IGBT器件基本上均没有根据的不同种类柔性直流装备进行定制化开发，极大降低了装备的运行性能，因此需要紧密结合柔性直流换流阀的对于低通态损耗、直流断路器的高关断能力的技术需求分别开发低通态压降和高关断能力两种类型的IGBT器件，原有的器件和装置相对割裂的研究方法已不适用，需要开发出创新的研究方法实现从器件到装置的协同创新。大功率IGBT器件研制涉及功率半导体物理、电路、电磁场、热、机械应力、材料等不同方向，传统相互割裂的仿真手段已不能满足未来更高电压、更大容量定制化器件研制需求。在多软件协同仿真时，需要对各个软件仿真进行统一协同控制，各个仿真器通协同仿真主控平台之间都是按照固定的步长进行交换数据，但由于各仿真器求解系统的复杂程度以及系统运行周期的不同，各个仿真器的协同步长会有很大差异，例如电气类的步长通常比较短，为微秒至毫秒级，而热场类的步长比较长，为秒至分钟乃至小时级，这种同步步长上的巨大差异，造成了协同仿真效率的降低，同时也造成了协同仿真系统出现收敛性问题，无法得到正确的验证结果。
技术实现思路
为克服上述现有技术难以进行步长不同的多仿真器协同仿真的不足，本专利技术提出一种多仿真器协同的仿真方法、仿真主控平台和仿真系统。实现上述目的所采用的解决方案为：一种多仿真器协同仿真步长确定方法，其改进之处在于：根据各仿真器的信号类型确定具有耦合性的仿真器；根据具有耦合性的仿真器的最小仿真步长，确定协同仿真步长。本专利技术提供的第一优选技术方案，其改进之处在于，所述根据具有耦合性的仿真器的最小仿真步长，确定协同仿真步长，包括：若所有具有耦合性的仿真器的信号类型均相同，则直接选择所有仿真器中的最小仿真步长作为协同仿真步长；否则，先将具有相同信号类型的仿真器进行分组，并以每组组内的最小仿真步长作为组内通信步长；各组之间选择最小的组内通信步长作为协同仿真步长。一种基于协同仿真步长的多仿真器协同的仿真方法，其改进之处在于，采用多仿真器协同仿真步长确定方法确定协同仿真步长；预测仿真步长比所述协同仿真步长长的仿真器的仿真数值，作为所述仿真器在协同仿真步长对应时间的仿真数值；各仿真器将自身的仿真数值发送给其他仿真器，并接收其他仿真器发送的各仿真器对应的仿真数值，每个仿真器根据所有仿真器的仿真数值，进行协同仿真计算。本专利技术提供的第二优选技术方案，其改进之处在于，所述预测仿真步长比所述协同仿真步长长的仿真器的仿真数值，作为所述仿真器在协同仿真步长对应时间的仿真数值，包括：针对仿真步长比所述协同仿真步长长的仿真器，采用拉格朗日多项式对所述仿真器仿真的数据点之间进行插值，预测所述仿真器在协同仿真步长对应时间的仿真数值。本专利技术提供的第三优选技术方案，其改进之处在于，所述采用拉格朗日多项式对所述仿真器仿真的数据点之间进行插值，包括：采用下式对所述仿真器仿真的数据点之间进行插值计算：其中，x为协同仿真步长对应的时间，y＝L(x)为插入的所述仿真器在协同仿真步长对应的时间的仿真数值，x≠x1,….,xk，lj(x)为拉格朗日基础多项式，如下式进行计算：其中(x1,y1),….(xj,yj),….(xk,yk)为所述仿真器仿真的数据点，k为数据点的个数，x1,….xj….xk分别表示所述仿真器进行仿真的时间点，y1….yj….yk分别为对应仿真时间点仿真的数值，m为数据点的标志。一种多仿真器协同仿真步长确定系统，其改进之处在于，包括仿真器筛选模块和协同仿真步长模块；所述仿真器筛选模块，用于根据各仿真器的信号类型确定具有耦合性的仿真器；所述协同仿真步长模块，用于根据具有耦合性的仿真器的最小仿真步长，确定协同仿真步长。本专利技术提供的第四优选技术方案，其改进之处在于，所述协同仿真步长模块包括：无分组子单元和分组子单元；所述无分组子单元，用于当所有仿真器的信号类型均相同，则直接选择所有仿真器中的最小仿真步长作为协同仿真步长；所述分组子单元，用于当存在仿真器之间信号类型不同时，先将具有相同信号类型的仿真器进行分组，并以每组组内的最小仿真步长作为组内通信步长；各组之间选择最小的组内通信步长作为协同仿真步长。一种基于协同仿真步长的多仿真器协同仿真主控平台，其改进之处在于，包括多仿真器协同仿真步长确定系统，还包括数值预测模块和仿真计算模块；所述数值预测模块，用于预测仿真步长比所述协同仿真步长长的仿真器的仿真数值，作为所述仿真器在协同仿真步长对应时间的仿真数值；所述仿真计算模块，用于控制各仿真器将自身的仿真数值发送给其他仿真器，并接收其他仿真器发送的各仿真器对应的仿真数值，以及控制每个仿真器根据所有仿真器的仿真数值，展开协同仿真计算。本专利技术提供的第五优选技术方案，其改进之处在于，所述数值预测模块针对仿真步长比所述协同仿真步长长的仿真器，采用拉格朗日多项式对所述仿真器仿真的数据点之间进行插值，预测所述仿真器在协同仿真步长对应时间的仿真数值。一种多仿真器协同的仿真系统，其改进之处在于，包括：多个仿真器；路由器，用于实现安装在同一台计算机上的各仿真器之间的数据交互，所述数据包括仿真器的仿真数值；以及协同仿真主控平台，用于根据各仿真器的信号类型确定具有耦合性的仿真器；用于根据具有耦合性的仿真器的最小仿真步长，确定协同仿真步长；用于预测仿真步长比所述协同仿真步长长的仿真器的仿真数值，作为该仿真器相应时间的仿真数值；用于控制各仿真器之间通过路由器进行数据交互，以及控制每个仿真器根据所有仿真器的仿真数值，展开协同仿真计算。本专利技术提供的第六优选技术方案，其改进之处在于，还包括网络进程间通讯通道；安装在不同计算机上的仿真器由各仿真器连接的路由器通过网络进程间通讯通道实现各仿真器之间的数据交互。本专利技术提供的第七优选技术方案，其改进之处在于，所述仿真器包括：子模型数据接口，作为子模型与路由器之间传输仿真数值的接口；子模型，用于进行仿真计算，并将仿真数值通过所述子模型数据接口输入共享内存；共享内存，用于存储仿真数值。与最接近的现有技术相比，本专利技术具有的有益效果如下：本专利技术通过确定具有耦合性的仿真器，并确定具有耦合性的仿真器的协同仿真步长，能够预测仿真步长比协同仿真步长长的仿真器的仿真数值，作为仿真器在协同仿真步长对应时间的仿真数值；各仿真器将自身的仿真数值发送给其他仿真器，并接收其他仿真器发送的各仿真器对应的仿真数值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多仿真器协同仿真步长确定方法，其特征在于：根据各仿真器的信号类型确定具有耦合性的仿真器；根据具有耦合性的仿真器的最小仿真步长，确定协同仿真步长。

【技术特征摘要】
1.一种多仿真器协同仿真步长确定方法，其特征在于：根据各仿真器的信号类型确定具有耦合性的仿真器；根据具有耦合性的仿真器的最小仿真步长，确定协同仿真步长。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据具有耦合性的仿真器的最小仿真步长，确定协同仿真步长，包括：若所有具有耦合性的仿真器的信号类型均相同，则直接选择所有仿真器中的最小仿真步长作为协同仿真步长；否则，先将具有相同信号类型的仿真器进行分组，并以每组组内的最小仿真步长作为组内通信步长；各组之间选择最小的组内通信步长作为协同仿真步长。3.一种基于协同仿真步长的多仿真器协同的仿真方法，其特征在于：采用如权利要求1或2所述的方法，确定协同仿真步长；预测仿真步长比所述协同仿真步长长的仿真器的仿真数值，作为所述仿真器在协同仿真步长对应时间的仿真数值；各仿真器将自身的仿真数值发送给其他仿真器，并接收其他仿真器发送的各仿真器对应的仿真数值，每个仿真器根据所有仿真器的仿真数值，进行协同仿真计算。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预测仿真步长比所述协同仿真步长长的仿真器的仿真数值，作为所述仿真器在协同仿真步长对应时间的仿真数值，包括：针对仿真步长比所述协同仿真步长长的仿真器，采用拉格朗日多项式对所述仿真器仿真的数据点之间进行插值，预测所述仿真器在协同仿真步长对应时间的仿真数值。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用拉格朗日多项式对所述仿真器仿真的数据点之间进行插值，包括：采用下式对所述仿真器仿真的数据点之间进行插值计算：其中，x为协同仿真步长对应的时间，y＝L(x)为插入的所述仿真器在协同仿真步长对应的时间的仿真数值，x≠x1,….,xk，lj(x)为拉格朗日基础多项式，如下式进行计算：其中(x1,y1),….(xj,yj),….(xk,yk)为所述仿真器仿真的数据点，k为数据点的个数，x1,….xj….xk分别表示所述仿真器进行仿真的时间点，y1….yj….yk分别为对应仿真时间点仿真的数值，m为数据点的标志。6.一种多仿真器协同仿真步长确定系统，其特征在于，包括仿真器筛选模块和协同仿真步长模块；所述仿真器筛选模块，用于根据各仿真器的信号类型确定具有耦合性的仿真器；所述协同仿真步长模块，用于根据具有耦合性的仿真器的最小仿真步长，确定协...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈中圆，李金元，潘艳，温家良，孙帅，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11