[发明专利]适用于ADPSS双馈风机闭环试验的并行异构仿真方法

权利要求书

1.一种适用于ADPSS双馈风机闭环试验的并行异构仿真方法，其特征在于：通过FPGA和CPU的异构并行，结合电磁暂态仿真分网技术的双馈风机的分时间尺度仿真方法，通过初始化和时序控制实现大时间尺度的双馈风机的风力发电机在CPU上仿真和小时间尺度的双馈风机的变流器在FPGA上仿真；通过基于FPGA的双馈风机的变流器高速IO通讯接口连接外部控制器，实现外部控制器对双馈风机的变流器的控制；实现带外部控制器的双馈风机的闭环实时仿真。

2.根据权利要求1所述的一种适用于ADPSS双馈风机闭环试验的并行异构仿真方法，其特征在于：所述双馈风机的分时间尺度仿真方法包括：

步骤1.1、通过分立的仿真元件在ADPSS仿真软件中建立双馈风机的仿真模型，仿真模型包括滤波电路，变流器和风力发电机及Chopper电路；

步骤1.2、确定大小时间尺度的仿真步长，并根据大时间尺度的仿真步长，确定解耦元件的参数；比较解耦元件参数和双馈风机的设备参数拆出解耦元件；

步骤1.3通过解耦点把系统分为两个时间尺度子系统，大时间尺度系统仿真网络和小时间尺度仿真网络。

3.根据权利要求1所述的一种适用于ADPSS双馈风机闭环试验的并行异构仿真方法，其特征在于：所述通过初始化和时序控制实现大时间尺度的双馈风机的风力发电机在CPU上仿真和小时间尺度的双馈风机的变流器在FPGA上仿真的步骤分为：

步骤2.1、对大时间尺度网络和小时间尺度网络进行初始化处理，得到两个网络的各自的网络矩阵和元件更新所需要的初始化参数；通过某个初始化参数的不同配置，实现把大时间尺度网络仿真分配到CPU上运行，把小时间尺度网络仿真分配到FPGA上运行；FPGA在仿真以前需要通过小时间尺度网络初始化程序，初始化FPGA上的网络方程和元件参数；

步骤2.2、仿真开始，按照先CPU再FPGA的握手方式，完成不同时间尺度的同步；CPU先计算完当前时步的计算任务，把计算解耦点的节点电压和传给FPGA，然后FPGA接受到CPU的计算结果，再进行同步时刻的解耦点节点电压的计算。

4.根据权利要求1所述的一种适用于ADPSS双馈风机闭环试验的并行异构仿真方法，其特征在于：FPGA与CPU通过PCI-E总线连接。

5.根据权利要求1所述的一种适用于ADPSS双馈风机闭环试验的并行异构仿真方法，其特征在于：所述通过基于FPGA的双馈风机的变流器高速IO通讯接口连接外部控制器，所述高速IO通讯接口为高速光纤I/O通道。

6.根据权利要求2所述的一种适用于ADPSS双馈风机闭环试验的并行异构仿真方法，其特征在于：所述确定大小时间尺度的仿真步长，并根据大时间尺度的仿真步长，确定解耦元件的参数；比较解耦元件参数和双馈风机的设备参数拆出解耦元件的方法包括：

步骤a、确定大时间尺度(ΔT)为50μs，小时间尺度(Δt)为2μs；根据典型步长选择的最佳解耦元件参数；

步骤b、判断电机系统和换流器滤波电路的电感值，分出一段电感，使分出的一段等于解耦元件的电感，而剩下的滤波电路电感加上分出的一段电感的总电感值与原滤波电路的电感值完全一致；分出的这段电感直接替换为最佳解耦元件。

7.根据权利要求3所述的一种适用于ADPSS双馈风机闭环试验的并行异构仿真方法，其特征在于：步骤2.1中，需要根据电磁暂态理论获得任意支路的等值电阻，根据等值电阻的拓扑关系获得大时间尺度网络的网络矩阵G1和小时间尺度网络的网络矩阵G2，并把所有小时间尺度网络中的元件的参数发送到FPGA上；

其中，E_mm(i,j)是单位元素矩阵；R_ij是等值支路的电阻。