【技术实现步骤摘要】
基于FPGA的风电场实时仿真器模块级流水线设计方法
本专利技术涉及一种仿真器模块级流水线设计方法。特别是涉及一种基于FPGA的风电场实时仿真器模块级流水线设计方法。
技术介绍
近年来，风力发电在电力系统中的渗透率日益增高。然而由于风机在运行过程中受风速和湍流强度等不确定因素影响，风电场的接入对电力系统的运行灵活性和安全稳定性带来了一定冲击。由于风电场往往位于距离负荷中心较远的电网边缘地区，风能的波动会引起风电机组吸收大量无功，导致电网出现电压稳定问题；同时风电场在经长距离串联补偿线路并入大电网时，可能会自激或互激引发谐振，进而引起诸如感应发电机效应和次同步控制相互作用等严重的次同步振荡现象，威胁电力系统的安全稳定运行。此外，风电场中除包含有大量风力发电机等一次设备外，还包括各种电力电子控制器等二次设备，导致其动态特性相较于以往更加复杂。因此必须借助有效的仿真方法与工具来经济、高效、准确地研究风电场的运行特性，尤其是在风速变化、短路故障和并网等场景下的动态特征。风电场实时仿真通过对风机及其各种相关控制装置建立详细的数学模型，并在微秒级的仿真步长下对风电场模型进行快速...
【技术保护点】
1.一种基于FPGA的风电场实时仿真器模块级流水线设计方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在基于FPGA的风电场实时仿真器的上位机中，将待仿真的风电场依据拓扑连接关系和FPGA的计算资源划分为N个子系统，其中N＞1且为正整数，设定实时仿真步长Δt，读取各子系统中电气元件的基本参数形成电气部分的节点电导矩阵，读取各子系统中风机模型的控制参数形成控制部分的计算矩阵，将各子系统的节点电导矩阵、控制部分计算矩阵以及各子系统中风机的启动转矩和风速两个运行参数信息下载至风电场实时仿真器的FPGA资源中；2)每个子系统的求解过程包括计算所有电气元件的历史项电流源、形成子系统历史项电流源列...
【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的风电场实时仿真器模块级流水线设计方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在基于FPGA的风电场实时仿真器的上位机中，将待仿真的风电场依据拓扑连接关系和FPGA的计算资源划分为N个子系统，其中N＞1且为正整数，设定实时仿真步长Δt，读取各子系统中电气元件的基本参数形成电气部分的节点电导矩阵，读取各子系统中风机模型的控制参数形成控制部分的计算矩阵，将各子系统的节点电导矩阵、控制部分计算矩阵以及各子系统中风机的启动转矩和风速两个运行参数信息下载至风电场实时仿真器的FPGA资源中；2)每个子系统的求解过程包括计算所有电气元件的历史项电流源、形成子系统历史项电流源列向量、计算子系统的节点电压列向量以及更新支路电压与支路电流四个阶段，第i个子系统完成第j个阶段的计算时间为Δsi，j，i＝1，2，...，N，j＝1，2，3，4，设定仿真时段Δτ＝max(Δsi，j)，max表示取最大值，每个仿真步长Δt共划分为个仿真时段，表示向下取整；3)初始化风电场实时仿真器，在仿真时刻为t＝0时启动仿真；4)仿真时间向前推进一个步长，t＝t+Δt；5)在t至t+Δτ的仿真时段内，实时仿真器自动更新仿真时段信息，从随机存取存储器RAMp，1中读取第一个子系统的计算参数data1，1，求解第一个子系统中所有电气元件的历史项电流源，并将第一个子系统在该仿真时段的计算结果写入随机存取存储器RAMq，1中；6)在t+Δτ至t+2Δτ的仿真时段内，实时仿真器自动更新仿真时段信息，从随机存取存储器RAMp，2中读取第一个子系统的计算参数data1，2，形成第一个子系统的历史项电流源列向量，并将结果写入随机存取存储器RAMq，2中；同时从随机存取存储器RAMp，1中读取第二个子系统的计算参数data2，1，求解第二个子系统中所有电气元件的历史项电流源，并将计算结果写入随机存取存储器RAMq，1中；7)在t+2Δτ至t+3Δτ的仿真时段内，实时仿真器自动更新仿真时段信息，从随机存取存储器RAMp，3中读取第一个子系统的计算参数data1，3，求解第一个子系统的节点电压列向量，并将求解结果写入随机存取存储器RAMq，3中；同时从随机存取存储器RAMp，2中读取第二个子系统的计算参数data2，2，形成第二个子系统的历史项电流源列向量，并将结果写入随机存取存储器RAMq，2中；同时从随机存取存储器RAMp，1中读取第三个子系统的计算参数data3，1，求解第三个子系统中所有电气元件的历史项电流源，并将求解结果写入随机存取存储器RAMq，1中；8)在t+(n-1)Δτ至t+nΔτ的仿真时段内...
【专利技术属性】
技术研发人员：王成山，付浩，李鹏，王智颖，富晓鹏，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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