CN115270504A - 一种有源配电网功率闭环型动模仿真系统及其应用方法 - Google Patents

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胡锦豪
严亚兵
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肖豪龙
丁禹
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Abstract

本发明公开了一种有源配电网功率闭环型动模仿真系统及其应用方法，本发明的仿真系统包括模拟电网单元、光伏实物平台、控制器平台和用于模拟有源配电网的一二次深度融合断路器的断路器，模拟电网单元包括仿真器和功率放大器，光伏实物平台包括光伏变流器、光伏电池、储能变流器、储能电池和低压母线，光伏电池通过光伏变流器与低压母线相连，储能电池通过储能变流器与低压母线相连，控制器平台分别与光伏变流器、储能变流器的控制端相连。本发明采用半实物仿真克服了离线仿真和纯数字实时仿真的局限性，其仿真结果更接近于实际情况，在对电力系统大功率装置的研究中，半实物实吋仿真不仅提高可靠性，并且可以缩短研发周期、降低研发成本。

Description

一种有源配电网功率闭环型动模仿真系统及其应用方法
技术领域
本发明涉及电力系统的有源配电网动模仿真技术，具体涉及一种有源配电网功率闭环型动模仿真系统及其应用方法。
背景技术
随着高比例光伏接入、高渗透率新型电力电子设备以及多源协调控制等先进策略的应用，配电网的特性由无源变有源、单一来源变多源，对传统电力系统的调节能力和安全管控能力带来了极大的挑战。且分布式光伏接入使配电网由传统的辐射式网络转变为有源配电网，运行特性和故障特性发生变化，原有的保护系统不能满足系统安全性要求，保护配置和定值整定需及时调整。在不同有源配电网模式下，逆变器的控制策略也各不相同，如预测控制、低电压穿越优化控制、神经网络控制等，均无法集中对比核验其有效性和经济性。而当前对电力电子和电力系统的仿真研究主要利用离线仿真软件,如Maltab/Simulink、PSCAD等传统仿真软件，容易受到计算机性能、仿真规模和仿真步长的限制。当仿真模型的规模较大时,仿真实际所用的时间会远远大于仿真时间,甚至会得不到仿真结果,从而无法对大规模的系统进行仿真，且从仿真模型到实物开发的过程中，由于人工编写算法代码错误、数字信号处理器配置不正确等原因，容易出现仿真与实物开发脱节的问题，而实时仿真则难以复现全部配电网的运行场景，且对于故障场景，实物仿真则更难以复现。
目前关于有源配电网动模仿真的试验方法的现有技术包括：文献[1]：黄鑫,易映萍,范丽君.大功率光伏并网发电系统RTDS的建模与仿真[J].电力系统自动化,2014,38(22):32-37。文献[1]利用RTDS的小步长模型和大步长模型构建了100kW光伏并网发电系统仿真测试平台，包括光伏变流器、控制器及外接电力系统等。然后，着重介绍了电流控制器的工作原理和RTDS建模方法，并基于该平台设计并完成了验证电流控制器控制性能的稳态、暂态仿真实验；同时，对一台实际大功率光伏并网逆变器进行了相同的现场检测试验做对比分析。文献[2]：郑飞,张军军,丁明昌.基于RTDS的光伏发电系统低电压穿越建模与控制策略[J].电力系统自动化,2012,36(22):19-24。文献[2]通过RTDS的大步长模型和小步长模型构建了整套LVRT仿真平台，具体包括电压跌落发生器、光伏阵列、隔离变压器和光伏并网逆变器等，设计了光伏并网逆变器在三相电网电压正常和对称跌落2种运行工况下的LVRT控制策略。文献[3]：张晓琳,吴宗光,王卫星,秦筱迪.大功率并网逆变器半实物仿真平台研究[J].电力电子技术,2018,52(09):104-106+111。文献[3]通过对光伏变流器并网系统建立仿真模型,借助RT-LAB仿真平台,将系统仿真模型应用于实时的半实物仿真系统,建立了大功率光伏并网逆变器半实物仿真平台。半实物仿真平台完成了光伏变流器半实物仿真低电压穿越测试。文献[4]：葛兴来,冯晓云,黄金.基于FPGA和dSPACE的三电平逆变器SVPWM控制[J].电力电子技术,2009,43(12):10-11+27。文献[4]分析了三电平逆变器低速时采用恒开关频率异步调制,高速时采用多脉冲同步调制的原理及实现策略,理论分析了适用于高速动车组变频调速控制的开关多脉冲组合模式,并推导出对应的实现算法。应用FPGA控制器和dSPACE半实物仿真平台,完成了上述各种调制模式的仿真实验,其结果证实了这种控制策略的有效性。但是，以上现有技术都是基于控制器层面的半实物仿真，并没有把RTDS和真正的一次设备交互，且一次设备的物理特性难以在仿真层面全部模拟。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种有源配电网功率闭环型动模仿真系统及其应用方法，本发明采用半实物仿真克服了离线仿真和纯数字实时仿真的局限性，其仿真结果更接近于实际情况，在对电力系统大功率装置的研究中，半实物实吋仿真不仅提高可靠性，并且可以缩短研发周期、降低研发成本。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种有源配电网功率闭环型动模仿真系统，包括模拟电网单元、光伏实物平台、控制器平台和用于模拟有源配电网的一二次深度融合断路器的断路器，所述模拟电网单元包括用于模拟有源配电网的主回路模型的仿真器和功率放大器，所述光伏实物平台包括光伏变流器、光伏电池、储能变流器、储能电池和低压母线，所述光伏电池通过光伏变流器与低压母线相连，所述储能电池通过储能变流器与低压母线相连，所述控制器平台的输出端分别与光伏变流器、储能变流器的控制端相连，且所述光伏变流器、储能变流器的电压和电流信号输出端与仿真器的输入端相连，所述仿真器的模拟信号输出端通过功率放大器分别与光伏变流器、储能变流器的一次接口相连，所述仿真器分别与控制器平台以及断路器相连。
可选地，所述仿真器为用于运行RTDS仿真软件的RTDS仿真器，所述光伏变流器、储能变流器和断路器的反馈量通过RTDS仿真器的接口卡的数字通道、并将数字信号传输到RTDS仿真器中的RTDS仿真软件和控制器平台中以完成闭环控制。
可选地，所述控制器平台包括FPGA小步长实时仿真器和DSP控制板卡，所述FPGA小步长实时仿真器和DSP控制板卡分别与RTDS仿真器相连，所述FPGA小步长实时仿真器的输出端与光伏变流器的控制端相连以用于控制光伏变流器，所述DSP控制板卡的输出端与储能变流器的控制端相连以用于控制储能变流器。
可选地，所述功率放大器为四象限仿真功率放大器。
可选地，所述光伏实物平台还包括用于调节三相不平衡度的可调负载，所述可调负载与低压母线相连。
可选地，所述光伏实物平台还包括充电桩，所述充电桩与低压母线相连。
本发明还提供一种前文所述的有源配电网功率闭环型动模仿真系统的应用方法，包括：
S1，基于RTDS仿真器中的RTDS仿真软件搭建有源配电网的主回路模型；在控制器平台中分别写入光伏变流器、储能变流器的控制策略；
S2，通过有源配电网的主回路模型产生节点电压、电流以及一二次融合断路器的信号，并将节点电压、电流通过RTDS仿真器的接口卡的模拟通道传输到功率放大器、通过功率放大器进行功率放大后分别与光伏变流器、储能变流器的一次接口，将一二次融合断路器的信号通过RTDS仿真器的接口卡的数字通道传输给断路器；
S3，通过RTDS仿真器的接口卡的数字通道采集光伏实物平台在光伏变流器、储能变流器的控制策略控制下的电压和电流信号。
可选地，步骤S1中搭建有源配电网的主回路模型是指搭建光伏发电系统的主回路模型，且包括：定义光伏发电系统中的电池组件，设置光伏发电系统的主回路模型中电池组件的并联数量和串联数量，从而将电池组件组成光伏列阵；从RTDS仿真软件中自带器件选择并网逆变器的Boost电路和全桥逆变器电路，搭建并网逆变器的控制器并选择控制策略，将光伏列阵和并网逆变器相连得到光伏发电系统的主回路模型。
可选地，步骤S1中在控制器平台中分别写入光伏变流器、储能变流器的控制策略时包括FPGA小步长实时仿真器中写入光伏变流器的控制策略以控制光伏变流器、往DSP控制板卡中写入储能变流器的控制策略以控制储能变流器。
可选地，所述往DSP控制板卡中写入储能变流器的控制策略时，包括判断有源配电网的运行模式，若有源配电网的运行模式为并网运行，则往DSP控制板卡中写入储能变流器预设的并网控制策略，否则往DSP控制板卡中写入储能变流器预设的孤岛控制策略。
和现有技术相比，本发明主要具有下述优点：
1、本发明采用半实物仿真克服了离线仿真和纯数字实时仿真的局限性，其仿真结果更接近于实际情况，在对电力系统大功率装置的研究中，半实物实吋仿真不仅提高可靠性，并且可以缩短研发周期、降低研发成本。
2、本发明有源配电网功率闭环型动模仿真系统，既可进行理论算法研究与验证，也能够对有源配电网一次设备进行检测分析。
附图说明
图1为本发明实施例系统的结构示意图。
图2为本发明实施例系统的结构示例示意图。
图3为本发明实施例中功率放大器原理图。
图4为本发明实施例中光伏变流器的控制策略示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的有源配电网功率闭环型动模仿真系统包括模拟电网单元1、光伏实物平台2、控制器平台3和用于模拟有源配电网的一二次深度融合断路器的断路器4，模拟电网单元1包括用于模拟有源配电网的主回路模型的仿真器和功率放大器，光伏实物平台2包括光伏变流器、光伏电池、储能变流器、储能电池和低压母线，光伏电池通过光伏变流器与低压母线相连，储能电池通过储能变流器与低压母线相连，控制器平台3的输出端分别与光伏变流器、储能变流器的控制端相连，且光伏变流器、储能变流器的电压和电流信号输出端与仿真器的输入端相连，仿真器的模拟信号输出端通过功率放大器分别与光伏变流器、储能变流器的一次接口相连，仿真器分别与控制器平台3以及断路器4相连。
参见图1，仿真器为用于运行RTDS仿真软件的RTDS仿真器，光伏变流器、储能变流器和断路器4的反馈量通过RTDS仿真器的接口卡的数字通道、并将数字信号传输到RTDS仿真器中的RTDS仿真软件和控制器平台3中以完成闭环控制。RTDS仿真器通过接口卡与外部实现信号的交互，接口卡上包括模拟通道和数字通道，模拟通道可输入和输出模拟信号，数字通道可输入和输出数字信号(开入量和开出量)。利用的接口卡的模拟通道将RTDS仿真软件的模拟量传输到功率放大器，功放输出放大后的模拟量与光伏变流器以及一二次融合断路器(断路器4)相连，光伏变流器和一二次融合断路器的反馈量通过接口卡的数字通道，将数字信号传输到RTDS仿真软件、控制器平台3中，完成闭环控制。
参见图1，控制器平台3包括FPGA小步长实时仿真器和DSP控制板卡，FPGA小步长实时仿真器和DSP控制板卡分别与RTDS仿真器相连，FPGA小步长实时仿真器的输出端与光伏变流器的控制端(IGBT、晶闸管等开关器件的控制端)相连以用于控制光伏变流器，DSP控制板卡的输出端与储能变流器的控制端(IGBT、晶闸管等开关器件的控制端)相连以用于控制储能变流器。
本实施例中，功率放大器为四象限仿真功率放大器。如图2所示，功率放大器具体采用PAV5000四象限线性功率放大器，其利用输入的三相380V电源作为供电电源，基于数字光纤和模拟仿真信号输入，将供电电源通过PAV5000主电源单元进行电压转换后为PAV5000四象限线性功率放大器供电，三个PAV5000四象限线性功率放大器分别输出a、b、c三相的模拟电压信号Ua、Ub和Uc以及共同输出零相压Un(输出性能为0-279Vrms，5KVA)，同时PAV5000四象限线性功率放大器还连接有一系统监控单元，该系统监控单元用于监控a、b、c三相的模拟电压信号Ua、Ub和Uc以及共同输出零相压Un并通过RJ45接口或USB接口将监控结果输出给RTDS仿真器。
如图3所示，本实施例中的光伏实物平台2还包括用于调节三相不平衡度的可调负载，可调负载与低压母线相连，可调负载包括对应每一相的调节开关，调节开关上包含多个大小不同的负载以及多选一开关，多个大小不同的负载各与多选一开关的一条选通支路串联布置以用于通过多选一开关选通某一个负载接入对应相线路中，从而可根据需要调节不同相的负载大小，以达到调节三相不平衡度的目的。
需要说明的是，三相不平衡度是指三相电力系统中三相不平衡的程度的现有指标，一般可用电压、电流负序基波分量或零序基波分量与正序基波分量的方均根值百分比表示，由于该指标为现有指标，故其具体计算详情在此忽略不再展开说明。
如图3所示，本实施例中的光伏实物平台2还包括充电桩，充电桩与低压母线相连。作为一种可选的实施方式，本实施例中充电桩具体为通过分支箱、线路阻抗模拟屏柜、断路器与低压母线(图中命名为低压I母，具体为380V母线)相连，其中分支箱为用于线路汇聚以实现多个设备接入低压母线，线路阻抗模拟屏柜中包含串接在各相线路上的电阻以用于模拟线路阻抗；断路器则用于控制整个分支箱线路与低压母线的连接。
参见图3，本实施例中光伏实物平台2的光伏电池为分布式的屋顶光伏，图中分别包括屋顶光伏20kW、屋顶光伏30kW、屋顶光伏78kW、屋顶光伏120kW等多种类型，分别通过各自的光伏变流器与低压母线相连。同时，其中部分屋顶光伏还通过分支箱、线路阻抗模拟屏柜、断路器与低压母线(图中命名为低压I母，具体为380V母线)相连。
参见图3，作为一种可选的实施方式，本实施例中的储能电池具体采用30Kw/30kW多功能电能质量治理储能装置，以用于防止储能电池的过充与过放。由于过充、过放、大充、大放等对电池的损伤较大，对电池的充放电电流、端电压、电池的剩余电量SOC进行检测，并设定SOC在一定范围内。此外储能电池也可以直接采用普通储能电池，例如蓄电池、超级电容等。作为一种可选的实施方式，本实施例中仿真器还连接有便携式数字/模拟通用录波装置。
综上，本实施例的有源配电网功率闭环型动模仿真系统包括RTDS仿真软件、四象限仿真功率放大器、FPGA小步长实时仿真器、DSP控制板卡以及被测试的光伏变流器，本实施例有源配电网功率闭环型动模仿真系统适用于快速策略验证，其中有源配电网主回路模型在RTDS仿真软件中搭建，然后利用RTDS的接口卡的模拟通道将仿真软件的模拟量传输到功率放大器，功放输出放大后的模拟量与光伏变流器以及一二次融合断路器相连，光伏变流器和一二次融合断路器的反馈量通过接口卡的数字通道，将数字信号传输到RTDS仿真软件和FPGA小步长实时仿真器中，完成闭环控制。本实施例的有源配电网功率闭环型动模仿真系统一是能够验证逆变器在不同电网环境下的性能；二是能够模拟复杂故障情况下的配电网，使得实际电网中产生的复杂故障在实验室复现，为工程实践计提供可实行性依据；三是通过功率闭环实验方法对不同的控制策略进行快速验证，缩短整体开发的周期。本实施例的有源配电网功率闭环型动模仿真系统既可进行理论算法研究与验证，也能够对有源配电网一次设备进行检测分析。
本实施例还提供一种前述有源配电网功率闭环型动模仿真系统的应用方法，包括：
S1，基于RTDS仿真器中的RTDS仿真软件搭建有源配电网的主回路模型；在控制器平台3中分别写入光伏变流器、储能变流器的控制策略；
S2，通过有源配电网的主回路模型产生节点电压、电流以及一二次融合断路器的信号，并将节点电压、电流通过RTDS仿真器的接口卡的模拟通道传输到功率放大器、通过功率放大器进行功率放大(功率放大器的放大比值可根据需要在功率放大器的放大比值工作范围内预先设定)后分别与光伏变流器、储能变流器的一次接口，将一二次融合断路器的信号通过RTDS仿真器的接口卡的数字通道传输给断路器4；
S3，通过RTDS仿真器的接口卡的数字通道采集光伏实物平台2在光伏变流器、储能变流器的控制策略控制下的电压和电流信号。根据光伏实物平台2在光伏变流器、储能变流器的控制策略控制下的电压和电流信号，可得到对应光伏变流器、储能变流器的控制策略下的测试结果，例如验证储能变流器的控制策略的储能充放电特性等。
有源配电网主回路模型可根据需要依据实际园区级别的配电网拓扑图，在RTDS仿真软件中搭建复现场景。作为一种可选的实施方式，本实施例步骤S1中搭建有源配电网的主回路模型是指搭建光伏发电系统的主回路模型，且包括：定义光伏发电系统中的电池组件，设置光伏发电系统的主回路模型中电池组件的并联数量Np和串联数量Ns，从而将并联数量Np和串联数量Ns个电池组件组成光伏列阵；从RTDS仿真软件中自带器件选择并网逆变器的Boost电路和全桥逆变器电路，搭建并网逆变器的控制器并选择控制策略，将光伏列阵和并网逆变器相连得到光伏发电系统的主回路模型，可用于仿真验证有源配电网的主回路模型是所采用的组件特性。作为一种可选的实施方式，本实施例中并网逆变器的控制器选择的控制策略为MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)控制策略。需要说明的是，MPPT控制策略为现有的逆变器控制策略，本实施例中仅涉及对MPPT控制策略的应用，并不涉及对MPPT控制策略的改进，故对于MPPT控制策略的具体实现细节，在此不再详述。光伏阵列发电输出系统取决于太阳光强度(日照)、环境等因素、温度、太阳能电池参数和/或阵列配置，这些中的每一个因素无法控制。因此，在特定给定集合下提取最大功率运行条件对于光伏的总体经济性变得非常重要，利用最大功率追踪控制策略(MPPT)可以做到有效追踪，其原理基于增量电导法算法，其效率高且不会产生过多的计算负担。
需要说明的是，基于RTDS仿真器中的RTDS仿真软件搭建有源配电网的主回路模型时，既可以搭建正常工况的有源配电网的主回路模型，也可以根据需要搭建故障工况的有源配电网的主回路模型，其可以根据需要进行配置。根据有源配电网中的系统参数，可利用RTDS仿真软件，搭建形成有源配电网RTDS仿真模型(有源配电网的主回路模型)，上述光伏实物平台2的屋顶光伏以及储能电池在电网中以380V/220V电压等级接入，电网RTDS仿真模型适用于模拟有源配电网正常工况或者故障工况。
作为一种可选的实施方式，本实施例中基于RTDS仿真器中的RTDS仿真软件搭建有源配电网的主回路模型时，搭建的有源配电网的主回路模型还包括磷酸铁锂电池、储能变流器(PCS)，RTDS磷酸铁锂电池模型采用曲线拟合方法。有源配电网的主回路模型的建模重点是电压-电流特性，未考虑电池寿命建模和热特性。根据有源配电网中的系统参数，利用RTDS仿真软件，搭建形成有源配电网RTDS仿真模型，上述光伏以及储能在电网中以380V/220V电压等级接入，电网RTDS仿真模型适用于模拟有源配电网正常工况或者故障工况。然后通过RTDS的GTAO和GTDO接口输出有源配电网中节点电压、电流以及一二次融合断路器的信号，通过四象限功率放大器进行功率放大后，接入被测试的变流器的一次接口中，四象限线性功率放大器单元由数字仿真信号处理电路及模拟仿真信号处理电路，四象限线性仿真功率放大器模块，功率监控单元和输出电压电流测量单元组成。系统监控单元主要由ARM数字控制系统、DA变换、交换机及IO控制等电路单元组成，完成功放系统的输出电压控制，输出电压电流的测量及放大器的过热、过载及短路过载的保护和仿真系统三相手动控制输出。
本实施例中，步骤S1中在控制器平台3中分别写入光伏变流器、储能变流器的控制策略时包括FPGA小步长实时仿真器中写入光伏变流器的控制策略以控制光伏变流器、往DSP控制板卡中写入储能变流器的控制策略以控制储能变流器，从而可用于快速验证不同控制策略的有效性。光伏变流器的控制策略、储能变流器的控制策略为被测试对象，例如光伏变流器的控制策略采用恒直流电压控制策略，采用电压外环电流内环的双闭环控制策略(电压外环用于稳定直流侧电压，电流内环用于实现功率解耦控制)等。本实施例利用RTDS搭建大步长与小步长相结合的方式搭建系统模型，仿真模型与现场能够实现较为接近的模拟，而且仿真模型相比于现场改变运行环境更为简单，而且安全可靠，这个模型的搭建是较为困难的；本实施例能够进行快速策略验证，因为在实际工作中，想对光伏逆变器或者储能PCS的控制策略更改是较为困难的，但是在仿真中则比较好实现，因此本实施例采用FPGA小步长实时仿真器进行控制，FPGA小步长实时仿真器能够利用matlab仿真进行，然后把仿真的算法实时下载到仿真器中，进行新策略的应用。
FPGA小步长实时仿真器可以基于Simulink/Starsim的离线仿真验证，将控制策略自动下载至控制器上生成控制信号发送至变流器中。本实施例中光伏变流器的控制策略采用的双环控制的原理见图3，该光伏变流器的控制策略的步骤包括：
S101，将直流侧电压参考值Vdc.：ref(通过最大功率追踪控制策略MPPT得到或为固定值)、光伏变流器的直流侧电压Vdc实际电压对比，经过PI控制器后得到d轴参考电流id·.ref；
S102，将d轴参考电流id·.ref、d轴电流id之差通过PI控制器得到d轴电压分量，然后将该d轴电压分量、光伏变流器的d轴电动势esd、中间变量iqωL求和得到d轴电压指令vd，其中中间变量iqωL由光伏变流器的q轴电流iq、电流角频率ω、电感L相乘得到；将q轴参考电流iq·.ref(取值为0)、q轴电流iq之差通过PI控制器得到q轴电压分量，然后将该q轴电压分量、光伏变流器的q轴电动势esq、中间变量idωL求和得到q轴电压指令vq，其中中间变量idωL由光伏变流器的d轴电流id、电流角频率ω、电感L相乘得到；其中，光伏变流器的d轴电动势esd、q轴电动势esq为光伏变流器的一次端口(交流侧)的三相电动势ea、eb、ec通过dq/abc轴坐标变换得到；d轴电流id、q轴电流iq为为光伏变流器的一次端口(交流侧)的三相电流ia、ib、ic通过dq/abc轴坐标变换得到；
S103，将d轴电压指令vd、q轴电压指令vq通过dq/abc轴坐标变换得到a、b、c三相电压指令，并通过SPWM调制生成三相的开关信号Sa、Sb、Sc以控制光伏变流器各相的IGBT/晶闸管的开关状态。
本实施例中，往DSP控制板卡中写入储能变流器的控制策略时，包括判断有源配电网的运行模式，若有源配电网的运行模式为并网运行，则往DSP控制板卡中写入储能变流器预设的并网控制策略，否则往DSP控制板卡中写入储能变流器预设的孤岛控制策略。例如，预设的并网控制策略采用PQ双环控制策略，调节并网功率；而预设的孤岛控制策略采用V\F控制，稳定电网电压。当微网系统并网运行时，预设的并网控制策略用于最优化利用光伏实物平台2中的各电源；当微网孤岛运行时，预设的孤岛控制策略使光伏实物平台2在各种工况下稳定运行，满足负荷需求。可通过在改变RTDS的不同工况情况下，测试光伏与储能对电网的支撑作用。
综上，本实施例利用RTDS模拟分布式光伏平台输出特性的逆变器模拟信号，经过功率放大器后，连接储能PCS和光伏变流器，同时利用FPGA小步长实时仿真器和DSP控制板卡对其控制接入模拟电网，形成功率型闭环有源配电网闭环仿真。采用RTDS设备、高速IO接口、四象限仿真功率放大器和电力电子装置的控制器搭建闭环测试平台进行测试的方法，可以较为充分、详实的考核控制器的动态性能。本实施例采用半实物仿真克服了离线仿真和纯数字实时仿真的局限性，其仿真结果更接近于实际情况，在对电力系统大功率装置的研究中，半实物实吋仿真不仅提高可靠性，并且可以缩短研发周期、降低研发成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种有源配电网功率闭环型动模仿真系统，其特征在于，包括模拟电网单元(1)、光伏实物平台(2)、控制器平台(3)和用于模拟有源配电网的一二次深度融合断路器的断路器(4)，所述模拟电网单元(1)包括用于模拟有源配电网的主回路模型的仿真器和功率放大器，所述光伏实物平台(2)包括光伏变流器、光伏电池、储能变流器、储能电池和低压母线，所述光伏电池通过光伏变流器与低压母线相连，所述储能电池通过储能变流器与低压母线相连，所述控制器平台(3)的输出端分别与光伏变流器、储能变流器的控制端相连，且所述光伏变流器、储能变流器的电压和电流信号输出端与仿真器的输入端相连，所述仿真器的模拟信号输出端通过功率放大器分别与光伏变流器、储能变流器的一次接口相连，所述仿真器分别与控制器平台(3)以及断路器(4)相连。
2.根据权利要求1所述的有源配电网功率闭环型动模仿真系统，其特征在于，所述仿真器为用于运行RTDS仿真软件的RTDS仿真器，所述光伏变流器、储能变流器和断路器(4)的反馈量通过RTDS仿真器的接口卡的数字通道、并将数字信号传输到RTDS仿真器中的RTDS仿真软件和控制器平台(3)中以完成闭环控制。
3.根据权利要求2所述的有源配电网功率闭环型动模仿真系统，其特征在于，所述控制器平台(3)包括FPGA小步长实时仿真器和DSP控制板卡，所述FPGA小步长实时仿真器和DSP控制板卡分别与RTDS仿真器相连，所述FPGA小步长实时仿真器的输出端与光伏变流器的控制端相连以用于控制光伏变流器，所述DSP控制板卡的输出端与储能变流器的控制端相连以用于控制储能变流器。
4.根据权利要求3所述的有源配电网功率闭环型动模仿真系统，其特征在于，所述功率放大器为四象限仿真功率放大器。
5.根据权利要求4所述的有源配电网功率闭环型动模仿真系统，其特征在于，所述光伏实物平台(2)还包括用于调节三相不平衡度的可调负载，所述可调负载与低压母线相连。
6.根据权利要求5所述的有源配电网功率闭环型动模仿真系统，其特征在于，所述光伏实物平台(2)还包括充电桩，所述充电桩与低压母线相连。
7.一种权利要求1～6中任意一项所述的有源配电网功率闭环型动模仿真系统的应用方法，其特征在于，包括：
S1，基于RTDS仿真器中的RTDS仿真软件搭建有源配电网的主回路模型；在控制器平台(3)中分别写入光伏变流器、储能变流器的控制策略；
S2，通过有源配电网的主回路模型产生节点电压、电流以及一二次融合断路器的信号，并将节点电压、电流通过RTDS仿真器的接口卡的模拟通道传输到功率放大器、通过功率放大器进行功率放大后分别与光伏变流器、储能变流器的一次接口，将一二次融合断路器的信号通过RTDS仿真器的接口卡的数字通道传输给断路器(4)；
S3，通过RTDS仿真器的接口卡的数字通道采集光伏实物平台(2)在光伏变流器、储能变流器的控制策略控制下的电压和电流信号。
8.根据权利要求7所述的有源配电网功率闭环型动模仿真系统的应用方法，其特征在于，步骤S1中搭建有源配电网的主回路模型是指搭建光伏发电系统的主回路模型，且包括：定义光伏发电系统中的电池组件，设置光伏发电系统的主回路模型中电池组件的并联数量和串联数量，从而将电池组件组成光伏列阵；从RTDS仿真软件中自带器件选择并网逆变器的Boost电路和全桥逆变器电路，搭建并网逆变器的控制器并选择控制策略，将光伏列阵和并网逆变器相连得到光伏发电系统的主回路模型。
9.根据权利要求8所述的有源配电网功率闭环型动模仿真系统的应用方法，其特征在于，步骤S1中在控制器平台(3)中分别写入光伏变流器、储能变流器的控制策略时包括FPGA小步长实时仿真器中写入光伏变流器的控制策略以控制光伏变流器、往DSP控制板卡中写入储能变流器的控制策略以控制储能变流器。
10.根据权利要求9所述的有源配电网功率闭环型动模仿真系统的应用方法，其特征在于，所述往DSP控制板卡中写入储能变流器的控制策略时，包括判断有源配电网的运行模式，若有源配电网的运行模式为并网运行，则往DSP控制板卡中写入储能变流器预设的并网控制策略，否则往DSP控制板卡中写入储能变流器预设的孤岛控制策略。
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