【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种储能系统中多cpu核与fpga的电芯实时解耦仿真方法，属于电力电子。
技术介绍
1、电池及电池管理系统是新型电化学储能领域的核心构成。由于电芯数量估摸庞大，计算资源要求高，无法满足实时仿真运行的要求。目前在半实物仿真应用上一般方法是将电池替换为等效电压源，但在工程应用中涉及到电池管理时需要读取每个电芯的电压和soc信息，而简化电压源模型无法提供电池管理系统所需要的数据信息，因此开发一种大规模电池实时仿真方法对于工程验证和支撑显得尤为重要。
2、随着半实物数字仿真系统的兴起和普及，目前的储能系统验证中pcs控制和功率变换部分多在rt-la、rtds等实时仿真系统下进行软硬件验证，其中电池部分由于电芯规模庞大，无法实现实时仿真，目前的统一方法是不进行电池系统模拟，该方式规避了电池系统繁杂的建模工作，但导致电池管理系统的软硬件无法在实时仿真系统进行独立验证和功能，更无法与pcs变流控制系统进行协同验证。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种储能系统中多cpu核与fpga的电芯实时解耦仿真方法，以解决现有技术中所提到的技术问题。
2、一种储能系统中多cpu核与fpga的电芯实时解耦仿真方法，包括以下步骤：
3、在搭建储能系统的半实物仿真系统时，将所述储能系统中的电池系统在cpu上构建cpu模型，将所述储能系统中的变流器系统在fpga上构建fpga模型，所述cpu模型和所述fpga模型通过电流电压交叉反馈方式实现电气连
4、所述cpu模型采用多个cpu内核对所述电池系统进行分组分割，将所述电池系统分割成若干个电池模块，且每一所述cpu内核至少对应处理一个所述电池模块，并通过多个所述cpu内核对所述电池系统的总端口电压值进行并行运算发送给所述fpga模型，实现电池模组之间的电气连接解耦；
5、所述变流器系统在所述fpga模型中完成拓扑建模，并将所述储能系统的受控电压源与缓冲电容并联，所述fpga模型接收所述电池系统的总端口电压值，并将接收到的所述电池系统的总端口电压值作为所述fpga模型中所述受控电压源的电压输入值，实现电池模组之间的电气特性耦合；
6、测量所述fpga模型中所述受控电压源的支路电流idc，得到电流测量值，并将所述电流测量值作为电气解耦后所述电池系统的电流输入值和电流输出值分别发送给每一所述cpu内核，实现电池系统与变流器系统之间的电气解耦；
7、在每一所述cpu内核对应的所述电池模块总端口上并联受控电流源，所述cpu内核接收所述fpga模型发送的所述电流测量值作为所述受控电流源的电流输入值，用于控制所述电池系统进行充放电，实现电池系统与变流器系统之间的电气特性耦合。
8、可选地，所述半实物仿真系统构建所述cpu模型和所述fpga模型时不进行直接电气连接，将解耦点设置在所述储能系统的直流侧，用于保证跨时间尺度的功率稳定性。
9、可选地，所述cpu模型采用多个cpu内核对所述电池系统进行分组分割的方法，包括直接拆分法和两级拆分法，其中：
10、若所述电池系统中若干个所述电池模块之间串联设置，则所述cpu模型采用直接拆分法将串联设置的若干个所述电池模块拆分成若干个独立的所述电池模块，并给每一个独立的所述电池模块配置一个所述cpu内核进行仿真建模；
11、若所述电池系统中若干个所述电池模块之间并联设置，则所述cpu模型采用两级拆分法将并联设置的若干个所述电池模块中的部分电池模块通过所述受控电压源进行跨cpu内核的电气等效连接，并给拆分出来的每一所述电池模块配置一个所述cpu内核进行仿真建模。
12、可选地，通过多个所述cpu内核对所述电池系统的总端口电压值进行并行运算的方法，包括：
13、所述电池系统按照所述直接拆分法进行拆分后，所述电池系统的总端口电压值为多个所述cpu内核中所述电池模块的端口电压总和；
14、所述电池系统按照所述两级拆分法进行拆分后，所述电池系统的总端口电压值为串接等效电压源的所述cpu内核中所述电池模块的总端口电压测量值。
15、可选地，在构建所述cpu模型时根据所述电池系统中若干个所述电池模块之间的连接关系为每一所述cpu内核配置对应的串并联电池支路。
16、可选地，所述电池系统的若干个所述电池模块为多簇并联时，若干个所述电池模块根据簇间电压和内阻差进行自然分流，用于准确反应簇间的充放电差异。
17、可选地，将每一所述cpu内核中所述串并联电池支路进行等效电压计算以构建跨cpu内核的电气等效连接方式。
18、可选地，所述半实物仿真系统采用所述电池系统的直流电容进行电压解耦。
19、本专利技术能产生的有益效果包括：
20、本专利技术所提供的一种储能系统中多cpu核与fpga的电芯实时解耦仿真方法，通过电流和电压的交叉反馈，实现cpu模型与fpga模型之间的电气解耦以及电气特征的耦合，保证储能系统中变流器系统的功率与电池系统的功率完全一致；同时，通过归一化的支路电流idc，使得在不同cpu内核中的独立电路等效前为电气串联关系，保证系统特性不变的情况下将大规模的电芯仿真调整为了并行仿真，充分释放了cpu的性能，使得电池管理系统的软硬件能够在实时仿真系统中进行独立验证和功能，并与pcs变流控制系统进行协同验证。
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1.一种储能系统中多CPU核与FPGA的电芯实时解耦仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种储能系统中多CPU核与FPGA的电芯实时解耦仿真方法，其特征在于，所述半实物仿真系统构建所述CPU模型和所述FPGA模型时不进行直接电气连接，将解耦点设置在所述储能系统的直流侧，用于保证跨时间尺度的功率稳定性。
3.根据权利要求1所述的一种储能系统中多CPU核与FPGA的电芯实时解耦仿真方法，其特征在于，所述CPU模型采用多个CPU内核对所述电池系统进行分组分割的方法，包括直接拆分法和两级拆分法，其中：
4.根据权利要求3所述的一种储能系统中多CPU核与FPGA的电芯实时解耦仿真方法，其特征在于，通过多个所述CPU内核对所述电池系统的总端口电压值进行并行运算的方法，包括：
5.根据权利要求3所述的一种储能系统中多CPU核与FPGA的电芯实时解耦仿真方法，其特征在于，在构建所述CPU模型时根据所述电池系统中若干个所述电池模块之间的连接关系为每一所述CPU内核配置对应的串并联电池支路。
6.根据权利要求1所述
7.根据权利要求5所述的一种储能系统中多CPU核与FPGA的电芯实时解耦仿真方法，其特征在于，将每一所述CPU内核中所述串并联电池支路进行等效电压计算以构建跨CPU内核的电气等效连接方式。
8.根据权利要求2所述的一种储能系统中多CPU核与FPGA的电芯实时解耦仿真方法，其特征在于，所述半实物仿真系统采用所述电池系统的直流电容进行电压解耦。
...【技术特征摘要】
1.一种储能系统中多cpu核与fpga的电芯实时解耦仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种储能系统中多cpu核与fpga的电芯实时解耦仿真方法，其特征在于，所述半实物仿真系统构建所述cpu模型和所述fpga模型时不进行直接电气连接，将解耦点设置在所述储能系统的直流侧，用于保证跨时间尺度的功率稳定性。
3.根据权利要求1所述的一种储能系统中多cpu核与fpga的电芯实时解耦仿真方法，其特征在于，所述cpu模型采用多个cpu内核对所述电池系统进行分组分割的方法，包括直接拆分法和两级拆分法，其中：
4.根据权利要求3所述的一种储能系统中多cpu核与fpga的电芯实时解耦仿真方法，其特征在于，通过多个所述cpu内核对所述电池系统的总端口电压值进行并行运算的方法，包括：
5.根据权利要求3所述的一种储能系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚涛，刘永奎，廖正军，曹立航，曹钰，
申请(专利权)人：西安奇点能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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