一种基于制造技术

本发明专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA
‑
CPU的双馈风电系统实时仿真方法


[0001]本专利技术涉及风力发电并网及暂态研究
，具体为一种基于
FPGA
‑
CPU
的双馈风电系统实时仿真方法
。

技术介绍

[0002]随着新能源发电技术的迅速发展，风力发电技术的研究受到越来越多的重视，其中双馈风电系统作为主要的风电系统之一，其离线并网及暂态研究已日趋成熟，同时随着并网规模越来越大及电力电子设备接入的比例越来越高，传统的离线仿真也无法满足实时性及暂态性的要求
。
[0003]与传统的离线仿真相比，实时仿真能更加准确地反映出模型的运行机理，更好地体现模型的动态特征，使其更加接近网络运行的实际情况，因此很有必要通过高效
、
准确的实时仿真来深入了风电系统的并网特性及暂态特征；
RTDS
，
RT
‑
LAB
和
HYPERSIM
等传统的仿真器具有较强的实时仿真能力，但其仍旧保持着串行传输的特征，相较于
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
FPGA
‑
CPU
的双馈风电系统实时仿真方法，其特征在于，包括：将双馈风电系统进行模型分割，以
200ns
步长运行“背靠背”换流器系统，以
50us
步长运行风机与外部电网和监测系统；使用速率转换器实现不同步长之间的数据交互，采用
PC
作为监测设备实时观测仿真运行结果；利用开关函数法对所述“背靠背”换流器构建仿真模型，基于分时复用原则对所述仿真模型进行优化，并将所述仿真模型转换为
FPGA
可识别的硬件描述语言；在
CPU
中运行所述风机与外部电网，使用
UDP
传输协议完成
FPGA
与
CPU
的异步通信，实现多处理器的异步并行协同仿真
。2.
如权利要求1所述的基于
FPGA
‑
CPU
的双馈风电系统实时仿真方法，其特征在于：所述双馈风电系统包括风机与外部电网
、
监测系统和“背靠背”换流器系统
。3.
如权利要求2所述的基于
FPGA
‑
CPU
的双馈风电系统实时仿真方法，其特征在于：所述
PWM
波的处理包括，基于面积等效原则，对每个大步长周期
T
s
内的多个小步长电压进行平均化处理，并在大步长结束的前一个小步长内完成电压的均值化计算；
FPGA
将当前大步长内的小步长运行结果的平均值提前发出，
CPU
在下一大步长使用所述平均值进行仿真；重复所述仿真过程，可将小步长内的多个
PWM
效果进行平均化处理，结果可间接反映小步长运行的当前状态
。4.
如权利要求3所述的基于
FPGA
‑
CPU
的双馈风电系统实时仿真方法，其特征在于：所述仿真模型的构建包括，涡轮机通过齿轮箱带动感应电机的转子转动，转子侧通过所述“背靠背”换流器后接入电网中，而定子侧则直接入网；设定在某一时刻，网侧
a、b
相的上桥臂导通，
c
相的下桥臂导通，转子侧
a
相的上桥臂导通，
b、c
相的下桥臂导通，则网侧和转子侧的电压的计算包括，其中，
V
g
表示网侧的相相电压，
V
r
表示转子侧的相相电压，
A
和
B
表示系数矩阵，
G
表示网侧触发脉冲信号，
G'
表示转子侧触发脉冲信号，
V
dc
表示直流母线电容电压，
I
g
表示网侧的相相电流，
I
r
表示转子侧的相相电流，
R
on
表示每个三相换流器的导通电阻；根据三相的对称性，得到网侧和转子侧的功率，所述网侧和转子侧的功率的计算包括，其中，
P
g
表示网侧的三相功率，
P
r
表示转子侧的三相功率，
v
ab_g
表示网侧的
ab
相相电压，
v
ab_r
表示转子侧的
ab
相相电压，
i
ag
表示网侧的
a
相电流，
i
ar
表示转子侧的
a
相电流，
v
bc_g
表示网侧的
bc
相相电压，
v
bc_r
表示转子侧的
bc
相相电压，
i
bg
表示网侧的
b
相电流，
i
br
表示转子侧的
b
相电流；将所述网侧和转子侧的功率与电压相除，得到网侧和转子侧流入电容的电流，所述网侧和转子侧流入电容的电流的计算包括，
其中，
i
dc_g
表示网侧流入电容的电流，
i
dc_r
表示转子侧流入电容的电流
。5.
如权利要求4所述的基于
FPGA
‑
CPU
的双馈风电系统实时仿真方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈巨龙，李庆生，龙家焕，张裕，刘金森，杨顺吉，罗宁，王卓月，薛毅，白雪锋，郑飞，张兆丰，杨婕睿，孙斌，万会江，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：