基于FPGA的有源配电网实时仿真解算器通用化设计方法技术

一种基于FPGA的有源配电网实时仿真解算器通用化设计方法，在基于FPGA的有源配电网实时仿真器的上位机中：读取待仿真的有源配电网元件基本参数，形成节点电导矩阵；对节点电导矩阵求逆，得到节点电导矩阵的逆矩阵；判断逆矩阵的维数是否超过了能够计算的线性方程组最大维数；对节点电导矩阵的逆矩阵进行扩充；得到节点电导矩阵的逆矩阵的计算矩阵；在基于FPGA的有源配电网实时仿真器中启动仿真；计算得到总历史项电流源列向量；如达到仿真时间结束。本发明专利技术充分考虑线性方程组的矩阵向量乘法方式求解的基本数学原理和FPGA硬件设计的特点，有效地提高了基于FPGA的有源配电网实时仿真解算器的通用性。

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA的有源配电网实时仿真解算器通用化设计方法
本专利技术涉及一种有源配电网实时仿真解算器通用化设计方法。特别是涉及一种基于FPGA的有源配电网实时仿真解算器通用化设计方法。
技术介绍
随着分布式电源、储能装置、微电网等各种配电侧资源的广泛接入，有源配电网的组织形态和运行特征发生了较为深刻而持久地变化。有源配电网的这些变化使其在规划设计、运行优化、保护控制、仿真分析等方面与传统配电系统相比均存在较大的差异与挑战。在仿真计算层面，有源配电系统中广泛接入的各种分布式电源、储能、电力电子装置等新型设备使得其自身的动态特性更加复杂，针对传统配电网的稳态仿真分析已不能满足需求，需要借助精细的暂态仿真来深入了解有源配电网的运行机理与动态特征。在此基础上，有源配电网详细动态特性的分析与研究还需要实现实时仿真的功能需求，尤其是对各种控制器、保护装置、智能终端、新型能量管理系统等的试验、测试均需要在硬件在环(hardware-in-the-loop，HIL)的环境中进行。目前，国外开发的商业实时仿真器有RTDS、ARENE、HYPERSIM、NETOMAC、RT-LAB等，这些实时仿真器全部采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的有源配电网实时仿真解算器通用化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在基于FPGA的有源配电网实时仿真器的上位机中，读取待仿真的有源配电网元件基本参数，形成节点电导矩阵，设定实时仿真步长Δt，将待仿真的有源配电网相关信息下载到FPGA中，在设定的实时仿真步长下，基于FPGA的有源配电网实时仿真器所用的FPGA芯片能够计算的线性方程组的最大维数记为N；2)在上位机中对节点电导矩阵求逆，得到节点电导矩阵的逆矩阵Y，其中所述的逆矩阵Y为n×n矩阵，n为逆矩阵Y的维数；3)在上位机中判断n是否小于等于N，若n≤N，则进入下一步骤，否则上位机输出信息：逆矩阵Y的维数n超过了能够计...

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的有源配电网实时仿真解算器通用化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在基于FPGA的有源配电网实时仿真器的上位机中，读取待仿真的有源配电网元件基本参数，形成节点电导矩阵，设定实时仿真步长Δt，将待仿真的有源配电网相关信息下载到FPGA中，在设定的实时仿真步长下，基于FPGA的有源配电网实时仿真器所用的FPGA芯片能够计算的线性方程组的最大维数记为N；2)在上位机中对节点电导矩阵求逆，得到节点电导矩阵的逆矩阵Y，其中所述的逆矩阵Y为n×n矩阵，n为逆矩阵Y的维数；3)在上位机中判断n是否小于等于N，若n≤N，则进入下一步骤，否则上位机输出信息：逆矩阵Y的维数n超过了能够计算的线性方程组最大维数N，无法仿真，跳转至结束；4)在上位机中对节点电导矩阵的逆矩阵Y进行扩充，得到节点电导矩阵的逆矩阵的计算矩阵Ye，其中O为零矩阵，计算矩阵Ye为N×N矩阵，将计算矩阵Ye存入FPGA的只读存储器ROMY中；5)在基于FPGA的有源配电网实时仿真器中设置仿真时刻t＝0，启动仿真；6)仿真时间向前推动一个步长，t＝t+Δt；7)计算得到总历史项电流源列向量i，将n行总历史项电流源列向量i扩充为N行列向量ie并存入随机存取存储器RAMi中，其中i为总历史项电流源列向量，O为零矩阵，i为n×1列向量，将步骤4)所述的节点电导矩阵的逆矩阵的计算矩阵Ye和扩充后的N行总历史项电流源列向量ie输入到矩阵向量乘法计算模块得到扩充后的N行节点电压列向量ve，其中v为节点电压列向量，O为零矩阵，v为n×1列向量，根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成山，金烁，王智颖，李鹏，富晓鹏，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12