[发明专利]直流微电网控制策略测试系统及方法

说明书

本发明涉及电力电子技术领域，公开了一种直流微电网控制策略测试系统及方法。其包括：第一上位机通信连接于就地控制器，且用于生成运行于就地控制器中的就地控制程序以及配置程序；就地控制器用于运行就地控制程序以生成对应于各微电网功率模块的就地控制信号，就地控制器还用于运行配置程序，并发出对应于各微电网功率模块的配置信号；控制芯片用于根据配置信号对滤波器以及变流器进行配置，使得滤波器以及变流器工作于与配置信号对应的工作模式；控制芯片还用于根据就地控制信号控制变流器从而控制微电网被控模拟设备的运行。采用本实施方式使得该系统具有更佳的灵活性、通用性以及稳定性，从而有利于提高直流微电网控制策略的测试效率。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种直流微电网控制策略测试系统及方法。

背景技术

直流微电网是以直流配电的形式，通过一条公共的直流母线将所有微电源连接起来的独立可控系统。直流微电网控制策略的研究对直流微电网技术的发展具有重要意义。目前，较常采用的直流微电网控制策略测试方式主要包括全数字实时仿真及物理动模测试。

全数字实时仿真是使用电力及电力电子仿真软件搭建微网主拓扑、所有被控设备及其相关的控制算法，并通过仿真管理软件将微网主拓扑、所有被控设备模型及其相关的控制算法编译、部署并实时运行于仿真系统中，该方法的优点是可以方便的修改所仿真的被控设备模型拓扑、参数及其相关的控制算法，利用在线调参、修改控制目标等方式快速验证微电网中各相关的控制算法的功能及有效性。但全数字实时仿真技术也有如下问题：(1)直流微电网中尤其是发电机及电池等被控设备使用的是等效数学模型，忽略了发电机的电磁特性及运行过程中的发电机参数变化、电池参数随温度变化等情况，因而与实际的被控对象有所不同；(2)实时的全数字仿真是信号级的仿真，控制算法与被控对象之间只是数据的输入输出，没有实际被控设备与控制器信号交互所涉及的数据调理延迟及通信协议等诸多问题，过于理想；(3)全数字实时仿真的数学模型可通过功放采用功率硬件在环的方式和其他微网中的实物相连，从而减小模型的不准确所带来的影响，但物理实物和数学模型的物理接口设备及接口算法处理不当时会产生时延，不利于直流微电网控制策略的开发。

而另一种较常采用的方式为物理动模测试，其中，物理动模测试系统包括：实时仿真设备、等效的整流器及逆变器、微网中各被控设备的物理等效模拟设备等。使用等效的整流器及逆变器来搭建微电网主电力拓扑，使用电力及电力电子开发系统可以编写出应用于直流微电网的能量管理控制算法，并通过仿真管理软件将该直流微电网能量管理控制算法编译、部署并实时运行于仿真系统中。物理动模测试系统使用按比例缩小的等效模拟设备来模拟直流微电网中各被控设备，各等效动模设备内部的DSP(Digital SignalProcessing的简称，数字信号处理器)或PLC(Programmable Logic Controller的简称，可编程逻辑控制器)中运行有被模拟装置的控制算法，同时各PLC和DSP也带有通信接口，可以接收直流微电网能量管理器所发出的控制目标，并按照所接收的控制目标控制模拟设备运行。物理动模测试系统中使用了实际等比例的物理模拟装置，智能功率模块及实时仿真设备，极大的还原了直流微电网控制的真实环境，同时使用了可方便快速运行不同微网能量管理控制算法的实时仿真设备，及可灵活的改变直流微电网的物理拓扑结构的等比例的物理模拟装置和智能功率模块，可为直流微电网控制策略研发提供较为灵活的研发测试平台。

发明人在实现本发明的过程中发现：物理动模测试系统作为一个直流微电网控制策略的开发测试平台，还存在如下问题：(1)当整个直流微电网拓扑结构发生变化时，各物理等效模拟设备之间及与作为直流微电网能量管理器的实时仿真设备的通信需根据具体拓扑进行重新的修改及调试，存在工作量上的重复；(2)各物理等效模拟设备使用自带的DSP或PLC运行被模拟装置的控制算法，当需要对各物理等效模拟设备所模拟的直流微电网中被控设备的控制算法进行修改时，部分物理等效模拟设备不开放其控制算法，因而需要重新编写修改等效模拟设备的控制程序代码并烧写到DSP或PLC中，增加了测试的复杂度。

发明内容