CN117973093A - 仿真步长确定方法、装置、设备、存储介质及程序产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿真步长确定方法、装置、设备、存储介质及程序产品，属于电子仿真领域。本发明包括确定初始主步长并作为当前主步长；在当前主步长下运行仿真模型，获得第一运行结果；若第一运行结果不满足第一预设条件，调整当前主步长并返回执行运行仿真模型，获得第一运行结果，直至满足第一预设条件确定出最小主步长；针对仿真模型中目标迭代模块，确定出对应的初始次步长并作为当前次步长运行仿真模型，获得第二运行结果；若第二运行结果不满足第二预设条件，基于第一预设调整量减小当前次步长并返回执行运行仿真模型，获得第二运行结果，直至满足第二预设条件确定出最小次步长。本发明节省计算资源的同时能高效地确定出最终的仿真步长。

Description

仿真步长确定方法、装置、设备、存储介质及程序产品

技术领域

本发明涉及电子仿真领域，尤其涉及仿真步长确定方法、装置、设备、存储介质及程序产品。

背景技术

在RTDS(Real-Time Digital Simulator，实时数字仿真系统)中，电力电子器件的模拟精度取决于数学模型的等效程度和步长选择的合适与否。对于多种新能源并存的场站来说，建模时如何选择同时适用于系统和各单机模型的步长对仿真结果是否准确至关重要。

相关技术中，在进行仿真步长的确定时，主要通过人为不断调整仿真步长，并反复运行仿真模型，从而根据运行过程中的报警信息确定出最终仿真步长。

然而，通过人为的反复调整来确定最终仿真步长的方法费时费力，效率较低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种仿真步长确定方法、装置、设备、存储介质及程序产品，旨在解决相关技术中仿真步长的确定效率较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种仿真步长确定方法，仿真步长确定方法包括以下步骤：

确定出初始主步长，并将初始主步长作为当前主步长；

在当前主步长下运行仿真模型，获得第一运行结果；

在第一运行结果不满足第一预设条件时，调整当前主步长，并返回执行在当前主步长下运行仿真模型，获得第一运行结果的步骤，直至满足第一预设条件，确定出最小主步长；

针对仿真模型中的目标迭代模块，确定出目标迭代模块的初始次步长，并将初始次步长作为当前次步长；

以最小主步长与当前次步长运行仿真模型，获得第二运行结果；

在第二运行结果不满足第二预设条件时，基于第一预设调整量减小当前次步长，并返回执行以最小主步长与当前次步长运行仿真模型，获得第二运行结果的步骤，直至满足第二预设条件，确定出目标迭代模块的最小次步长。

可选地，在当前主步长下运行仿真模型，获得第一运行结果的步骤，包括：

在当前主步长下以普通型触发脉冲运行仿真模型，获得第一运行结果；

在第一运行结果不满足第一预设条件时，调整当前主步长，并返回执行在当前主步长下运行仿真模型，获得第一运行结果的步骤，直至满足第一预设条件，确定出最小主步长的步骤，包括：

基于第一运行结果判断仿真模型是否发生步长溢出错误；

若未发生步长溢出错误，则基于第二调整量减小当前主步长；

返回执行在当前主步长下以普通型触发脉冲运行仿真模型，获得第一运行结果的步骤，直至发生步长溢出错误，将导致发生步长溢出错误的当前主步长之前的前一主步长作为最小主步长。

可选地，基于第一运行结果判断仿真模型是否发生步长溢出错误的步骤之后，方法还包括：

若发生步长溢出错误，则基于第三调整量增大当前主步长；

在当前主步长下，以改进型触发脉冲运行仿真模型，获得第三运行结果；

基于第三运行结果判断仿真模型是否发生步长溢出错误；

若发生步长溢出错误，则返回执行基于第三调整量增大当前主步长的步骤，直至不发生步长溢出错误，执行基于第二调整量减小当前主步长的步骤。

可选地，在确定出初始主步长，并将初始主步长作为当前主步长的步骤之前，方法还包括：

获取仿真模型中各模块对应的实际控制器的连接方式和开关频率；

基于连接方式和开关频率，确定各模块的等效开关频率和开关周期；

基于开关周期和预设比例系数的乘积，确定各模块对应普通型触发脉冲下的初始仿真步长；

将所有模块对应的初始仿真步长中的最小步长确定为初始主步长；

针对仿真模型中的目标迭代模块，确定出目标迭代模块的初始次步长的步骤，包括：

基于等效开关频率和公式一，确定出目标迭代模块在改进型触发脉冲下的截止步长；

将截止步长作为目标迭代模块的初始次步长；

公式一：f=1/(2.2576Tcutoff)；

其中，f为等效开关频率，Tcutoff为截止步长。

可选地，在第二运行结果不满足第二预设条件时，基于第一预设调整量减小当前次步长，并返回执行以最小主步长与当前次步长运行仿真模型，获得第二运行结果的步骤，直至满足第二预设条件，确定出目标迭代模块的最小次步长的步骤，包括：

判断目标迭代模块在最小主步长下的谐波畸变率是否大于预设畸变率阈值；

若大于预设畸变率阈值，则基于第一预设调整量减小当前次步长；

以最小主步长与当前次步长运行仿真模型，获得第二运行结果；

基于第二运行结果判断仿真模型是否发生步长溢出错误；

若发生步长溢出错误，则将初始次步长作为最小次步长；

若未发生步长溢出错误，则返回执行基于第一预设调整量减小当前次步长的步骤，直至发生步长溢出错误，将导致发生步长溢出错误的当前次步长之前的前一次步长作为最小次步长。

可选地，判断目标迭代模块在最小主步长下的谐波畸变率是否大于预设畸变率阈值的步骤之后，方法还包括：

若小于或者等于预设畸变率阈值，则确定目标迭代模块运行于最小主步长。

可选地，在第二运行结果不满足第二预设条件时，基于第一预设调整量减小当前次步长，并返回执行以最小主步长与当前次步长运行仿真模型，获得第二运行结果的步骤，直至满足第二预设条件，确定出目标迭代模块的最小次步长的步骤之后，方法还包括：

基于目标迭代模块对应的实际控制器的仿真精度，判断最小次步长是否满足设备测试步长需求；

若满足设备测试步长需求，则确定目标迭代模块运行于最小次步长；

若不满足设备测试步长需求，则将目标迭代模块中部分元件的仿真步长配置为最小主步长，并基于第四调整量减小最小次步长，以最小主步长和最小次步长运行仿真模型，获得第四运行结果；

基于第四运行结果判断仿真模型是否发生步长溢出错误；

若发生步长溢出错误，则输出最终步长确定结果，并提示最终步长确定结果不能满足目标迭代模块对应设备的仿真精度；

若未发生步长溢出错误，则返回执行调整当前主步长的步骤，直至最终步长确定结果满足目标迭代模块对应设备的仿真精度。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种仿真步长确定装置，装置包括：

初始主步长确定模块，用于确定出初始主步长，并将初始主步长作为当前主步长；

第一运行模块，用于在当前主步长下运行仿真模型，获得第一运行结果；

最小主步长确定模块，用于在第一运行结果不满足第一预设条件时，调整当前主步长，并返回执行在当前主步长下运行仿真模型，获得第一运行结果的步骤，直至满足第一预设条件，确定出最小主步长；

初始次步长确定模块，用于针对仿真模型中的目标迭代模块，确定出目标迭代模块的初始次步长，并将初始次步长作为当前次步长；

第二运行模块，用于以最小主步长与当前次步长运行仿真模型，获得第二运行结果；

最小次步长确定模块，用于在第二运行结果不满足第二预设条件时，基于第一预设调整量减小当前次步长，并返回执行以最小主步长与当前次步长运行仿真模型，获得第二运行结果的步骤，直至满足第二预设条件，确定出目标迭代模块的最小次步长。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种仿真步长确定设备，设备包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的仿真步长确定程序，仿真步长确定程序配置为实现上述的仿真步长确定方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有仿真步长确定程序，仿真步长确定程序被处理器执行时实现如上述的仿真步长确定方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机程序产品，计算机程序产品存储有仿真步长确定程序，仿真步长确定程序被处理器执行时实现如上述的仿真步长确定方法的步骤。

本发明以第一预设条件为迭代条件，在多轮迭代过程中不断调整当前主步长，确定出能满足仿真模型正常运行的最小主步长，然后再以第二预设条件为迭代条件，在多轮迭代过程中不断减小当前次步长，确定出能满足仿真模型中目标迭代模块正常运行的最小次步长。通过采用多步长方案以及根据第一预设条件和第二预设条件分别对当前主步长和当前次步长进行迭代，可以在节省计算资源的前提下，高效地确定出最终的仿真步长。

附图说明

图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的仿真步长确定设备的结构示意图；

图2为本发明仿真步长确定方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明仿真步长确定方法第二实施例的流程示意图；

图4为本发明仿真步长确定方法第三实施例的流程示意图；

图5为本发明仿真步长确定方法中RTDS仿真平台的主次步长比值设置界面示意图；

图6为本发明仿真步长确定方法中RTDS仿真平台主步长与次步长关系示意图；

图7为本发明仿真步长确定方法示例风光储系统的仿真步长确定的流程示意图；

图8为本发明仿真步长确定方法示例中硬件在环仿真测试的连接示意图；

图9为本发明仿真步长确定装置的功能模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

对相关技术分析发现：在RTDS实时仿真试验中，电力电子器件的模拟精度取决于数学模型的等效程度和步长选择的合适与否。对于多种新能源并存的场站来说，建模时如何选择同时适用于系统和各单机模型的步长对仿真结果是否准确至关重要。而相关技术中，在进行仿真步长的确定时，主要通过人为不断调整仿真步长，并反复运行仿真模型，从而根据运行过程中的报警信息确定出最终仿真步长，导致确定仿真步长的过程费时费力，效率较低。

为此，本申请提供了一种解决方案，以第一预设条件为迭代条件，在多轮迭代过程中不断调整当前主步长，确定出能满足仿真模型正常运行的最小主步长，然后再以第二预设条件为迭代条件，在多轮迭代过程中不断减小当前次步长，确定出能满足仿真模型中目标迭代模块正常运行的最小次步长。可以在节省计算资源的前提下，高效地确定出最终的仿真步长。

下面结合一些具体实施例和具体实施方式进一步阐述本申请的发明构思。

参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的仿真步长确定设备结构示意图。

如图1所示，该仿真步长确定设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器（Central Processing Unit，CPU），通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如无线保真（WIreless-FIdelity，WI-FI）接口）。存储器1005可以是高速的随机存取存储器（RandomAccess Memory，RAM）存储器，也可以是稳定的非易失性存储器（Non-Volatile Memory，NVM），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对仿真步长确定设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种计算机可读存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、数据存储模块、网络通信模块、用户接口模块以及仿真步长确定程序。

在图1所示的仿真步长确定设备中，网络接口1004主要用于与其他设备进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明仿真步长确定设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在仿真步长确定设备中，仿真步长确定设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的仿真步长确定程序，并执行本发明实施例提供的仿真步长确定方法。

本发明实施例提供了一种仿真步长确定方法，参照图2，图2为本发明一种仿真步长确定方法第一实施例的流程示意图。

本实施例中，仿真步长确定方法包括：

步骤S100：确定出初始主步长，并将初始主步长作为当前主步长。

步骤S200：在当前主步长下运行仿真模型，获得第一运行结果。

具体的，在RTDS实时仿真实验中，仿真模型的模拟精度取决于仿真步长（也称仿真时间步长）选择的影响。一般情况下，当仿真步长较小时，在每个仿真步长内都可以更精细地模拟对应系统的行为，包括对触发脉冲的响应。其中，触发脉冲是指触发仿真模型执行某些操作或事件的信号，例如采样、计算、控制等。相反，当仿真步长较大时，仿真模型在每个仿真步长内的模拟精度会降低，可能无法准确捕捉到触发脉冲的瞬时变化，导致仿真模型对触发脉冲的响应出现误差，影响到仿真结果的准确性。

在进行仿真步长的确定时，首先需要根据仿真模型对应的实际控制器的系统参数确定出初始主步长，并将初始主步长作为仿真模型的当前主步长，也即为，根据初始主步长设置当前主步长的大小。然后，在当前主步长下运行仿真模型，得到第一运行结果。

其中，当仿真模型在当前主步长下运行发生步长溢出错误时，第一运行结果中会生成对应的报错信息。

进一步地，在具体实施过程中，步骤S200具体包括：

步骤S210：在当前主步长下以普通型触发脉冲运行仿真模型，获得第一运行结果。

具体的，在RTDS实时仿真实验中，通常会使用触发脉冲来控制仿真模型的运行。仿真模型运行所需的触发脉冲的脉冲方式包括普通型触发脉冲和改进型触发脉冲。其中，改进型触发脉冲是在普通型触发脉冲的基础上，通过调整占空比改进而来，可以完整地捕捉任意宽度的触发脉冲，尽可能地避免发生触发脉冲丢弃的情况，可以有效的提高高频率开关器件的模拟精度。因此，在相同模拟精度的要求下，改进型触发脉冲相较于普通型触发脉冲在更大的仿真步长范围内可以保证较高的模拟精度，也即为，在改进型触发脉冲下，适当增大仿真步长，仿真模型也能达到在普通型触发脉冲下的模拟精度。

在具体实施过程中，可以首先在当前主步长下，以普通型触发脉冲的脉冲方式运行仿真模型，获得第一运行结果。

步骤S300：在第一运行结果不满足第一预设条件时，调整当前主步长，并返回执行步骤S200，直至满足第一预设条件，确定出最小主步长。

具体的，在获得第一运行结果后，根据第一运行结果中的报错信息可以判断第一运行结果是否满足第一预设条件。当第一运行结果不满足第一预设条件时，对当前主步长进行调整。然后，返回执行步骤S200，直到第一运行结果满足第一预设条件。此时，将满足第一预设条件的第一运行结果所对应的当前主步长确定为最小主步长。其中，第一预设条件为：仿真模型能正常运行，且当前主步长达到最小。

进一步地，在具体实施过程中，步骤S300具体包括：

步骤S310：基于第一运行结果判断仿真模型是否发生步长溢出错误。

步骤S320：若未发生步长溢出错误，则基于第二调整量减小当前主步长，返回执行步骤S210，直至发生步长溢出错误，将导致发生步长溢出错误的当前主步长之前的前一主步长作为最小主步长。

具体的，在一些实施过程中，在获得第一运行结果后，可以通过第一运行结果中的报错信息判断仿真模型是否发生步长溢出错误，进而判断当前主步长是否可以作为最小主步长。

可以理解的，步长溢出指的是在仿真过程中，一次系统计算的计算量超出了一个仿真步长所能处理的计算量，导致系统无法在规定的时间内完成计算。一般情况下，仿真步长设置得过小，会导致系统无法完成每个步长内需要处理的计算量，进而发生步长溢出错误。

因此，若未发生溢出错误，则还可以尝试进一步减小当前主步长，以保证仿真模型更好的模拟精度。此时，则根据第二调整量减小当前主步长，也即为，将当前主步长减小第二调整量。然后，返回执行步骤S210，直至发生步长溢出错误，将导致发生步长溢出错误的当前主步长之前的前一主步长作为最小主步长。也即为，通过多轮迭代，不断减小当前主步长，并根据每轮迭代的第一运行结果判断仿真模型是否能正常运行，进而获得最小主步长。

其中，第二调整量可以根据具体的仿真精度要求进行适当调整，第二调整量越小，通过多轮迭代得到最小主步长越准确，但与此同时，计算量也会相应增大。

步骤S400：针对仿真模型中的目标迭代模块，确定出目标迭代模块的初始次步长，并将初始次步长作为当前次步长。

步骤S500：以最小主步长与当前次步长运行仿真模型，获得第二运行结果。

可以理解的，在一些复杂的仿真实验中，仿真模型中包括多个不同的模块，不同模块可能具有不同的动态特性和响应速度，因此需要使用不同的仿真步长来更好地模拟每个模块的行为，将每个模块依次作为目标迭代模块，为每个模块单独设置不同的仿真步长，可以更准确地捕捉到每个模块的快速变化和动态特性，提高仿真结果的精度。

具体的，针对仿真模型中的目标迭代模块，根据目标迭代模块的等效开关频率，可以进一步确定出目标迭代模块的初始次步长，并将初始次步长作为目标迭代模块的当前次步长，也即为，根据初始次步长设置当前次步长的大小。然后，以最小主步长和当前次步长运行仿真模型，获得第二运行结果。

参照图5，图5为RTDS仿真平台的主次步长比值设置界面。在具体实施过程中，可以根据初始次步长的大小和当前主步长的大小，得到主次步长比值，然后根据得到的主次步长比值的大小在RTDS仿真平台的主次步长比值设置界面的Substep Options一栏中Value一列对应的输入框进行填写，从而实现当前次步长的设置。

参照图6，图6为RTDS仿真平台主步长与次步长关系示意图。可以理解的，在一个主步长△t内，设置主次步长比值3，则一个主步长下，次步长dt会进行3次计算。一般情况下，RTDS仿真平台每台服务器将运算核的数量限制为10个，次步长模块在运行时会单独占用一个运算核，且有节点数（一个次步长模块内的节点数）限制。

其中，当仿真模型在最小主步长和当前次步长下运行发生步长溢出时，第二运行结果中会生成对应的报错信息。

步骤S600：在第二运行结果不满足第二预设条件时，基于第一预设调整量减小当前次步长，并返回执行步骤S500，直至满足第二预设条件，确定出目标迭代模块的最小次步长。

具体的，在获得第二运行结果后，根据第二运行结果中的报错信息可以判断第二运行结果是否满足第二预设条件。当第二运行结果不满足第二预设条件时，根据第一预设调整量减小当前次步长。然后，返回执行步骤S500，直到第二运行结果满足第二预设条件。此时，将满足第二预设条件的第二运行结果所对应的当前次步长确定为最小次步长。其中，第二预设条件为：仿真模型能正常运行，且当前次步长达到最小。

进一步地，在具体实施过程中，步骤S600具体包括：

步骤S610：判断目标迭代模块在最小主步长下的谐波畸变率是否大于预设畸变率阈值。

步骤S620：若大于预设畸变率阈值，则基于第一预设调整量减小当前次步长。

步骤S630：以最小主步长与当前次步长运行仿真模型，获得第二运行结果。

步骤S640：基于第二运行结果判断仿真模型是否发生步长溢出错误。

步骤S650：若发生步长溢出错误，则将初始次步长作为最小次步长。

步骤S660：若未发生步长溢出错误，则返回执行步骤S620，直至发生步长溢出错误，将导致发生步长溢出错误的当前次步长之前的前一次步长作为最小次步长。

具体的，在一些实施过程中，第一运行结果中还包括仿真模型在当前主步长下运行过程中，目标迭代模块对应的谐波畸变率。其中，谐波畸变率可以包括电压谐波畸变率和/或电流谐波畸变率。在确定出最小主步长后，根据最小主步长对应的第一运行结果中的谐波畸变率，判断最小主步长下的仿真模型中的目标迭代模块是否满足仿真要求。具体而言，可以根据目标迭代模块对应的谐波畸变率与预设畸变率阈值的比较结果来进行判断。

若最小主步长下的目标迭代模块不满足仿真要求，也即为，目标迭代模块对应的谐波畸变率大于预设畸变率阈值，则根据第一预设调整量减小当前次步长。然后，以最小主步长和当前次步长运行仿真模型，也即为，将目标迭代模块的仿真步长配置为当前次步长，仿真模型中其余模块的仿真步长不变，仍为最小主步长，运行仿真模型，获得第二运行结果。

在获得第二运行结果之后，可以通过第二运行结果中的报错信息判断仿真模型是否发生步长溢出错误，来确定出最小次步长。具体而言，若发生步长溢出错误，则将初始次步长作为最小次步长；若未发生步长溢出错误，则返回执行步骤S620，直至发生步长溢出错误，将导致发生步长溢出错误的当前次步长之前的前一次步长作为最小次步长。也即为，通过多轮迭代，不断减小当前次步长，并根据每轮迭代的第二运行结果判断仿真模型是否能正常运行，进而获得最小次步长。

其中，第一预设调整量可以根据具体的仿真精度要求进行适当调整，第一预设调整量越小，通过多轮迭代得到最小次步长越准确，但与此同时，计算量也会相应增大。

可以理解的，在高频电力电子设备仿真中，由于设备的快速切换和响应特性，需要采用较小的仿真步长来更准确地模拟设备的行为。如果采用较大的仿真步长，可能会导致信号的失真和畸变。在无法进一步减小仿真主步长的情况下，通过减小仿真次步长，可以更细致地模拟电流和电压的波形，以更好地捕捉设备的快速变化，从而可以有效降低电流和电压的畸变率，提高仿真结果的精度。

更进一步地，在步骤S610之后，方法包括：

步骤S670：若小于或者等于预设畸变率阈值，则确定目标迭代模块运行于最小主步长。

具体而言，若最小主步长下的目标迭代模块能够满足仿真要求，也即为，目标迭代模块对应的谐波畸变率小于或者等于预设畸变率阈值，则确定目标迭代模块运行于最小主步长。

在具体实施过程中，在步骤S100之前，可以通过以下步骤获得初始主步长：

步骤a1：获取仿真模型中各模块对应的实际控制器的连接方式和开关频率。

步骤a2：基于连接方式和开关频率，确定各模块的等效开关频率和开关周期。

步骤a3：基于开关周期和预设比例系数的乘积，确定各模块对应普通型触发脉冲下的初始仿真步长。

步骤a4：将所有模块对应的初始仿真步长中的最小步长确定为初始主步长。

具体的，首先获取仿真模型中各模块对应的实际控制器的连接方式和开关频率，然后根据连接方式和开关频率可以确定出各模块的等效开关频率，再将各模块的等效开关频率取倒数，可以获得各个模块对应的开关周期。

在具体实施过程中，可以通过公式二计算得到开关周期；

公式二：T=1/f；

其中，T为开关周期，f为等效开关频率。

然后将各模块对应的开关周期与预设比例系数的乘积作为各模块在普通型触发脉冲下的初始仿真步长。然后将所有模块对应的初始仿真步长中的最小步长作为初始主步长。

其中，预设比例系数可以为0~1之间的任意实数，在具体的应用场景中可以根据实验数据和模拟精度要求针对性地设置预设比例系数，此处不做限制。例如，若通过实验发现当预设比例系数在0.1以上时，得到的初始仿真步长不再满足模拟精度的要求，则预设比例系数可以设置为0.1。

此时，步骤S400具体包括：

步骤S410：基于等效开关频率和公式一，确定出目标迭代模块在改进型触发脉冲下的截止步长。

步骤S420：将截止步长作为目标迭代模块的初始次步长。

公式一：f=1/(2.2576Tcutoff)；

其中，f为等效开关频率，Tcutoff为截止步长。

具体的，在获得各模块的等效开关频率后，可以根据等效开关频率和公式一，计算得到目标迭代模块在改进型触发脉冲下的截止步长，并将截止步长作为目标迭代模块的初始次步长。

在本实施例中，以第一预设条件为迭代条件，在多轮迭代过程中不断调整当前主步长，确定出能满足仿真模型正常运行的最小主步长，然后再以第二预设条件为迭代条件，在多轮迭代过程中不断减小当前次步长，确定出能满足仿真模型中目标迭代模块正常运行的最小次步长。通过采用多步长方案以及根据第一预设条件和第二预设条件分别对当前主步长和当前次步长进行迭代，可以在节省计算资源的前提下，高效地确定出最终的仿真步长。

进一步的，基于第一实施例提出第二实施例，参照图3，图3为本发明仿真步长确定方法第二实施例的流程示意图。

在本实施例中，在步骤S310之后，方法还包括：

步骤S330：若发生步长溢出错误，则基于第三调整量增大当前主步长。

步骤S340：在当前主步长下，以改进型触发脉冲运行仿真模型，获得第三运行结果。

步骤S350：基于第三运行结果判断仿真模型是否发生步长溢出错误。

步骤S360：若发生步长溢出错误，则返回执行步骤S330，直至不发生步长溢出错误，执行步骤S320。

具体的，若在初始主步长下，以普通型触发脉冲运行仿真模型发生步长溢出错误，则需要根据第三调整量增大当前主步长，与此同时，将脉冲方式更改为改进型触发脉冲，运行仿真模型，获得第三运行结果。其中，当仿真模型在当前主步长下，以改进型触发脉冲运行发生步长溢出错误时，第三运行结果中会生成对应的报错信息。然后，根据第三运行结果中的报错信息判断仿真模型是否发生步长溢出错误。若仍然发生步长溢出错误，则返回执行步骤S330，直至不发生步长溢出错误，执行步骤S320。也即为，通过多轮迭代，不断增大当前主步长，并根据每轮迭代的第三运行结果判断仿真模型是否能正常运行，直至仿真模型正常运行。然后，按照第一实施例中的执行方法继续执行步骤S320及其步骤S320以后的方法步骤。

其中，第三调整量可以根据具体的仿真精度要求进行适当调整，此处不做限制。

在本实施例中，在普通型触发脉冲的基础上，加入允许的步长范围更大的改进型触发脉冲，在当前主步长不能满足仿真模型正常运行的情况下，可以改用改进型触发脉冲，以保证仿真模型的正常运行。以使仿真步长确定方法能够满足更多的应用场景。

进一步的，基于第一实施例提出第三实施例，参照图4，图4为本发明仿真步长确定方法第三实施例的流程示意图。

在本实施例中，在步骤S600之后，方法包括：

步骤b1：基于目标迭代模块对应的实际控制器的仿真精度，判断最小次步长是否满足设备测试步长需求。

步骤b2：若满足设备测试步长需求，则确定目标迭代模块运行于最小次步长。

步骤b3：若不满足设备测试步长需求，则将目标迭代模块中部分元件的仿真步长配置为最小主步长，并基于第四调整量减小最小次步长，以最小主步长和最小次步长运行仿真模型，获得第四运行结果。

步骤b4：基于第四运行结果判断仿真模型是否发生步长溢出错误。

步骤b5：若发生步长溢出错误，则输出最终步长确定结果，并提示最终步长确定结果不能满足目标迭代模块对应设备的仿真精度。

步骤b6：若未发生步长溢出错误，则返回执行步骤S300，直至最终步长确定结果满足目标迭代模块对应设备的仿真精度。

具体的，在一些高频电力电子设备仿真中，各个模块对于仿真测试有着特殊的设备测试步长需求，也即为，对仿真精度有更高的要求。因此，在获得最小次步长之后，需要根据目标迭代模块对应的实际控制器的仿真精度，判断最小次步长是否满足设备测试步长需求，也即为最小次步长是否满足目标迭代模块对应的仿真精度要求。

在一些具体实施过程中，可以根据仿真模型的运行结果与被仿真系统的实际运行结果进行比对，得到仿真模型的模拟精度。

若满足设备测试步长需求，也即为最小次步长满足目标迭代模块的仿真精度要求，则可以确定目标迭代模块运行于最小次步长。若不满足设备测试步长需求，也即为最小次步长不满足目标迭代模块的仿真精度要求，则将目标迭代模块中部分元件的仿真步长配置为最小主步长。然后根据第四调整量减小最小次步长，以当前最小次步长和最小主步长运行仿真模型，获得第四运行结果。其中，当仿真模型在当前最小次步长和最小主步长下运行发生步长溢出错误时，第四运行结果中会生成对应的报错信息。然后根据第四运行结果中的报错信息判断仿真模型是否发生步长溢出错误。若发生步长溢出错误，则将最终步长确定结果进行输出。与此同时，输出提示信息，提示用户得到的最终步长确定结果不能满足目标迭代模块对应设备的仿真精度。若未发生步长溢出错误，则返回执行步骤S300，直至得到的最终步长确定结果满足目标迭代模块对应设备的仿真精度。

其中，第四调整量可以根据具体的仿真精度要求进行适当调整，此处不做限制。

在本实施例中，在满足仿真模型正常运行的情况下，进一步考虑目标迭代模块的仿真精度要求，将目标迭代模块中的部分元件的仿真步长配置为最小主步长，并进一步对最小次步长进行迭代，不断减小最小次步长，以得到更小的且能满足仿真模型正常运行的最小次步长。可以进一步地提高仿真模型在最终仿真步长确定结果下的模拟精度，以满足高频电力电子设备的测试步长需求。

为使得本领域技术人员，更好地理解本申请权利要求的保护范围。以下通过具体的应用场景中的具体实施示例，对本申请权利要求记载的技术方案进行解释说明，可以理解的是，以下示例仅用于解释本申请，而不用于限定本申请权利要求的保护范围。

示例：以风光储系统的步长确定为例，参照图7，图7为风光储系统的仿真步长确定的流程示意图。

在本示例中，风光储系统所采用的仿真平台为RTDS实时仿真平台。仿真步长的确定过程包括以下步骤：

步骤一：首先在RSCAD（Real-Time Simulator for Computer-Aided Desig,计算机辅助设计实时数字仿真系统）中构建出符合实际需求的图形化模型，具体为：首先需要获取各个组成元件的参数，也即为系统参数。其中，元件的参数包括电气特性、控制参数等。再根据实际系统的要求和控制需求，确定控制器的开关频率。可以理解的，频率将影响系统的动态响应和稳定性。然后，根据风光储能元件的参数，在设定的主步长下建立单机模型。在建模过程中，需要设置各个元件的脉冲方式为普通型触发脉冲，以确保模型的准确性和稳定性。最后，在RTDS仿真平台上进行系统级建模，也即为，根据实际运行参数和系统需求，将各个单机模型组合成完整的仿真模型。

步骤二：根据控制器的开关频率及其控制器的连接方式确定仿真模型中对应模块的等效开关频率f，再根据等效开关频率计算得到开关周期T。然后，根据开关周期与预设比例系数的乘积，确定出对应模块在普通型触发脉冲下的初始仿真步长。在本示例中，考虑到普通型触发脉冲运行在0.1T以上时，会导致仿真模型的仿真精度较差，因此，设定预设比例系数为0.1，也即为，将0.1T作为对应模块的初始仿真步长。与此同时，根据等效开关频率计算得到各模块在改进型触发脉冲下对应的截止步长。

步骤三：根据建立的仿真模型中所有模块对应的初始仿真步长，确定出其中最小的步长，作为仿真模型的初始主步长。

步骤四：将初始主步长作为当前主步长，利用RTDS仿真平台的自动运行功能将仿真模型在当前主步长环境下进行仿真，判断仿真过程是否报错，判断结果包括两种情况：

情况一：若仿真模型报“步长溢出”错误。由于普通型触发脉冲运行在更大仿真步长时会影响仿真精度，因此将脉冲方式更改为改进型触发脉冲，同时增大当前主步长，返回执行在当前主步长环境下进行仿真的步骤，直至仿真模型正常运行，也即为，不再报“步长溢出”错误；

情况二：若仿真模型未报错，则将当前主步长减小，返回执行在当前主步长环境下进行仿真的步骤，直至运行时报“步长溢出”错误，将导致发生步长溢出错误的当前主步长之前的前一主步长作为最小主步长。也即为，通过多次迭代，同时不断减小当前主步长，确定出能使仿真模型正常运行的最小主步长。

步骤五：导出RTDS仿真平台中FFT（Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换）谐波分析模块计算得到的在最小主步长的仿真环境下i模块（目标迭代模块）的谐波畸变率（电压谐波畸变率和/或电流谐波畸变率），判断是否大于4%（预设畸变率阈值），判断结果包括以下两种情况：

情况一：i模块谐波畸变率小于或者等于4%。此时为节省RTDS的计算资源，将i模块确定运行于最小主步长；

情况二：i模块谐波畸变率大于4%。此时需进一步确定i模块当前次步长大小，具体为：

首先在i模块对应的模型中加入主次步长转接线或转接变压器，通过主次步长转接线或转接变压器，将i模块置于次步长环境，并根据i模块对应的截止步长设置主步长与次步长比值，主次步长比值设置界面如图5所示。也即为，根据i模块对应的截止步长的大小设置i模块对应的当前次步长。

同理多次迭代运行仿真模型，在迭代过程中逐步减小当前次步长，直至模型报“步长溢出”错误，将导致发生“步长溢出”错误的当前次步长之前的前一次步长作为最小次步长。

步骤六：根据仿真模型在最小主步长和最小次步长下的运行结果，判断当前最小次步长是否满足i模块对应设备的仿真步长要求，也即为当前运行结果的仿真精度是否达到i模块对应设备所需的仿真精度。判断结果包括以下两种情况：

情况一：若满足，则确定当前最小次步长为i模块最终的最小次步长；

情况二：若不满足，此时需修改i模块建模方式，也即为：将i模块的部分元件从次步长移至主步长。此时次步长计算量减小，可以继续减小次步长大小来满足测试步长要求，具体为：以最小主步长和最小次步长运行仿真模型，获得第四运行结果；根据第四运行结果判断仿真模型是否发生步长溢出错误；若发生步长溢出错误，则输出最终步长确定结果，并提示最终步长确定结果不能满足i模块对应设备的仿真精度；若未发生步长溢出错误，则返回执行步骤四，直至最终步长确定结果满足i模块对应设备的仿真精度。

参照图8，图8为本示例中硬件在环仿真测试的连接示意图。如图8所示，将RSCAD仿真模型中的各个模块通过GTAO/GTDI板卡与硬件控制器的转接板连接，转接板再依次与控制卡、上位机连接。其中，模块包括依次连接的直流单元、逆变器、滤波器和继电器，继电器经过变压器连接至电网。当上位机下发指令时，各模块对应电气量会经过转接板和控制卡传回至上位机中的RTDS仿真平台，形成信号闭环。

进一步的，为实现上述目的，本发明还提供一种仿真步长确定装置，仿真步长确定装置可以包括：

初始主步长确定模块，用于确定出初始主步长，并将初始主步长作为当前主步长；

第一运行模块，用于在当前主步长下运行仿真模型，获得第一运行结果；

最小主步长确定模块，用于在第一运行结果不满足第一预设条件时，调整当前主步长，并返回执行在当前主步长下运行仿真模型，获得第一运行结果的步骤，直至满足第一预设条件，确定出最小主步长；

初始次步长确定模块，用于针对仿真模型中的目标迭代模块，确定出目标迭代模块的初始次步长，并将初始次步长作为当前次步长；

第二运行模块，用于以最小主步长与当前次步长运行仿真模型，获得第二运行结果；

最小次步长确定模块，用于在第二运行结果不满足第二预设条件时，基于第一预设调整量减小当前次步长，并返回执行以最小主步长与当前次步长运行仿真模型，获得第二运行结果的步骤，直至满足第二预设条件，确定出目标迭代模块的最小次步长。

需要说明，本实施例提供的仿真步长确定装置中各个模块可实现的功能和对应达到的技术效果可以参照本发明仿真步长确定方法各个实施例中具体实施方式的描述，为了说明书的简洁，此处不再赘述。

此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有仿真步长确定程序，仿真步长确定程序被处理器执行时实现如上文的仿真步长确定方法的步骤。因此，这里将不再进行赘述。另外，对采用相同方法的有益效果描述，也不再进行赘述。对于本发明所涉及的计算机可读存储介质实施例中未披露的技术细节，请参照本发明方法实施例的描述。确定为示例，程序指令可被部署为在一个计算设备上执行，或者在位于一个地点的多个计算设备上执行，又或者，在分布在多个地点且通过通信网络互连的多个计算设备上执行。

此外，本发明实施例还提出一种计算机程序产品，计算机程序产品存储有仿真步长确定程序，仿真步长确定程序被处理器执行时实现如上述的仿真步长确定方法的步骤。因此，这里将不再进行赘述。另外，对采用相同方法的有益效果描述，也不再进行赘述。对于本发明所涉及的计算机程序产品实施例中未披露的技术细节，请参照本发明方法实施例的描述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还 包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个仿真步长确定”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上的一个计算机可读存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种仿真步长确定方法，其特征在于，所述仿真步长确定方法包括以下步骤：

确定出初始主步长，并将所述初始主步长作为当前主步长；

在当前主步长下运行仿真模型，获得第一运行结果；

在所述第一运行结果不满足第一预设条件时，调整所述当前主步长，并返回执行所述在当前主步长下运行仿真模型，获得第一运行结果的步骤，直至满足第一预设条件，确定出最小主步长；

针对所述仿真模型中的目标迭代模块，确定出所述目标迭代模块的初始次步长，并将所述初始次步长作为当前次步长；

以所述最小主步长与所述当前次步长运行所述仿真模型，获得第二运行结果；

在所述第二运行结果不满足第二预设条件时，基于第一预设调整量减小所述当前次步长，并返回执行所述以所述最小主步长与所述当前次步长运行所述仿真模型，获得第二运行结果的步骤，直至满足第二预设条件，确定出所述目标迭代模块的最小次步长。

2.如权利要求1所述的仿真步长确定方法，其特征在于，所述在当前主步长下运行仿真模型，获得第一运行结果的步骤，包括：

在当前主步长下以普通型触发脉冲运行仿真模型，获得第一运行结果；

所述在所述第一运行结果不满足第一预设条件时，调整所述当前主步长，并返回执行所述在当前主步长下运行仿真模型，获得第一运行结果的步骤，直至满足第一预设条件，确定出最小主步长的步骤，包括：

基于所述第一运行结果判断所述仿真模型是否发生步长溢出错误；

若未发生步长溢出错误，则基于第二调整量减小所述当前主步长；

返回执行所述在当前主步长下以普通型触发脉冲运行仿真模型，获得第一运行结果的步骤，直至发生步长溢出错误，将导致发生步长溢出错误的所述当前主步长之前的前一主步长作为所述最小主步长。

3.如权利要求2所述的仿真步长确定方法，其特征在于，所述基于所述第一运行结果判断所述仿真模型是否发生步长溢出错误的步骤之后，所述方法还包括：

若发生步长溢出错误，则基于第三调整量增大所述当前主步长；

在所述当前主步长下，以改进型触发脉冲运行所述仿真模型，获得第三运行结果；

基于所述第三运行结果判断所述仿真模型是否发生步长溢出错误；

若发生步长溢出错误，则返回执行所述基于所述第三调整量增大所述当前主步长的步骤，直至不发生步长溢出错误，执行所述基于第二调整量减小所述当前主步长的步骤。

4.如权利要求1所述的仿真步长确定方法，其特征在于，所述确定出初始主步长，并将所述初始主步长作为当前主步长的步骤之前，所述方法还包括：

获取仿真模型中各模块对应的实际控制器的连接方式和开关频率；

基于所述连接方式和所述开关频率，确定各所述模块的等效开关频率和开关周期；

基于所述开关周期和预设比例系数的乘积，确定各所述模块对应普通型触发脉冲下的初始仿真步长；

将所有所述模块对应的初始仿真步长中的最小步长确定为所述初始主步长；

所述针对所述仿真模型中的目标迭代模块，确定出所述目标迭代模块的初始次步长的步骤，包括：

基于所述等效开关频率和公式一，确定出目标迭代模块在改进型触发脉冲下的截止步长；

将所述截止步长作为所述目标迭代模块的初始次步长；

公式一：f=1/(2.2576Tcutoff)；

其中，f为等效开关频率，Tcutoff为截止步长。

5.如权利要求1所述的仿真步长确定方法，其特征在于，所述在所述第二运行结果不满足第二预设条件时，基于第一预设调整量减小所述当前次步长，并返回执行所述以所述最小主步长与所述当前次步长运行所述仿真模型，获得第二运行结果的步骤，直至满足第二预设条件，确定出所述目标迭代模块的最小次步长的步骤，包括：

判断所述目标迭代模块在所述最小主步长下的谐波畸变率是否大于预设畸变率阈值；

若大于所述预设畸变率阈值，则基于所述第一预设调整量减小所述当前次步长；

以所述最小主步长与所述当前次步长运行所述仿真模型，获得第二运行结果；

基于所述第二运行结果判断所述仿真模型是否发生步长溢出错误；

若发生步长溢出错误，则将所述初始次步长作为所述最小次步长；

若未发生步长溢出错误，则返回执行所述基于所述第一预设调整量减小所述当前次步长的步骤，直至发生步长溢出错误，将导致发生步长溢出错误的所述当前次步长之前的前一次步长作为所述最小次步长。

6.如权利要求5所述的仿真步长确定方法，其特征在于，所述判断所述目标迭代模块在所述最小主步长下的谐波畸变率是否大于预设畸变率阈值的步骤之后，所述方法还包括：

若小于或者等于所述预设畸变率阈值，则确定所述目标迭代模块运行于所述最小主步长。

7.如权利要求1所述的仿真步长确定方法，其特征在于，所述在所述第二运行结果不满足第二预设条件时，基于第一预设调整量减小所述当前次步长，并返回执行所述以所述最小主步长与所述当前次步长运行所述仿真模型，获得第二运行结果的步骤，直至满足第二预设条件，确定出所述目标迭代模块的最小次步长的步骤之后，所述方法还包括：

基于所述目标迭代模块对应的实际控制器的仿真精度，判断所述最小次步长是否满足设备测试步长需求；

若满足设备测试步长需求，则确定所述目标迭代模块运行于所述最小次步长；

若不满足设备测试步长需求，则将所述目标迭代模块中部分元件的仿真步长配置为所述最小主步长，并基于第四调整量减小所述最小次步长，以所述最小主步长和所述最小次步长运行所述仿真模型，获得第四运行结果；

基于所述第四运行结果判断所述仿真模型是否发生步长溢出错误；

若发生步长溢出错误，则输出最终步长确定结果，并提示所述最终步长确定结果不能满足所述目标迭代模块对应设备的仿真精度；

若未发生步长溢出错误，则返回执行所述调整所述当前主步长的步骤，直至所述最终步长确定结果满足所述目标迭代模块对应设备的仿真精度。

8.一种仿真步长确定装置，其特征在于，所述装置包括：

初始主步长确定模块，用于确定出初始主步长，并将所述初始主步长作为当前主步长；

第一运行模块，用于在当前主步长下运行仿真模型，获得第一运行结果；

最小主步长确定模块，用于在所述第一运行结果不满足第一预设条件时，调整所述当前主步长，并返回执行所述在当前主步长下运行仿真模型，获得第一运行结果的步骤，直至满足第一预设条件，确定出最小主步长；

初始次步长确定模块，用于针对所述仿真模型中的目标迭代模块，确定出所述目标迭代模块的初始次步长，并将所述初始次步长作为当前次步长；

第二运行模块，用于以所述最小主步长与所述当前次步长运行所述仿真模型，获得第二运行结果；

最小次步长确定模块，用于在所述第二运行结果不满足第二预设条件时，基于第一预设调整量减小所述当前次步长，并返回执行所述以所述最小主步长与所述当前次步长运行所述仿真模型，获得第二运行结果的步骤，直至满足第二预设条件，确定出所述目标迭代模块的最小次步长。

9.一种仿真步长确定设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的仿真步长确定程序，所述仿真步长确定程序配置为实现如权利要求1至7中任一项所述的仿真步长确定方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有仿真步长确定程序，所述仿真步长确定程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的仿真步长确定方法的步骤。

11.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括仿真步长确定程序，所述仿真步长确定程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的仿真步长确定方法的步骤。