[发明专利]一种永磁直驱式风力发电系统的多速率实时仿真方法

权利要求书

1.一种永磁直驱式风力发电系统的多速率实时仿真方法，其特征在于，包括：

采用受控电源将永磁直驱风机系统的背靠背换流器两侧的永磁直驱风机电气系统模型分割为CPU与FPGA两个电气子系统；

将载波与脉冲宽度调制模型从所述永磁直驱风机系统的控制系统中分割作为FPGA控制子系统，而永磁直驱风机系统的控制系统中的PI双闭环控制模型作为CPU控制子系统；

将分割后的永磁直驱风机系统通过CPU与FPGA联合仿真平台进行多速率电磁暂态实时仿真，并在系统间采用以太网进行异步通信。

2.如权利要求1所述的一种永磁直驱式风力发电系统的多速率实时仿真方法，其特征在于：所述永磁直驱风机系统由空气动力系统、永磁同步发电机、背靠背变流器、滤波电路、并网电路和控制电路构成。

3.如权利要求1所述的一种永磁直驱式风力发电系统的多速率实时仿真方法，其特征在于：所述CPU与FPGA两个电气子系统包括，

将分割后中间的背靠背换流器网络称为FPGA电气子系统，分割后两侧的背靠背换流器网络称为CPU电气子系统，基于替代定理，用受控电压源代替FPGA电气子系统，用受控电流源代替CPU电气子系统；

在CPU侧的接口处连接两个受控电压源，电压控制信号为FPGA电气子系统侧的线电压u_a^b和u^b_c，FPGA电气子系统侧的接口处连接三个受控电流源，电流控制信号为CPU电气子系统侧的三相电流ia、ib、ic。

4.如权利要求1所述的一种永磁直驱式风力发电系统的多速率实时仿真方法，其特征在于：在所述CPU与FPGA联合仿真平台间的异步通信过程中，采用PWM等效平均的方法来消除PWM波作为平台间异步通信电气联络量时对实时仿真造成的误差。

5.如权利要求1所述的一种永磁直驱式风力发电系统的多速率实时仿真方法，其特征在于：所述将分割后的永磁直驱风机系统通过CPU与FPGA联合仿真平台进行多速率电磁暂态实时仿真包括CPU采用大步长进行仿真，FPGA采用小步长进行仿真。

6.如权利要求6所述的一种永磁直驱式风力发电系统的多速率实时仿真方法，其特征在于：所述FPGA子系统为FPGA电气子系统和控制子系统。

7.如权利要求6所述的一种永磁直驱式风力发电系统的多速率实时仿真方法，其特征在于：所述CPU子系统为CPU电气子系统和控制子系统。

8.如权利要求1所述的一种永磁直驱式风力发电系统的多速率实时仿真方法，其特征在于：所述CPU电气子系统的控制信号由受控电流源反馈给FPGA电气子系统，测量FPGA电气子系统分割处线电压u_a^b、u^b_c，再经过PWM波等效平均化处理。

9.如权利要求8所述的一种永磁直驱式风力发电系统的多速率实时仿真方法，其特征在于：所述PWM波等效平均化处理包括FPGA子系统向CPU子系统发送的线电压通信信号，求取一个大步长内该信号所有小步长的平均值，并将该平均值作为电气联络量进行通信。

10.如权利要求1所述的一种永磁直驱式风力发电系统的多速率实时仿真方法，其特征在于：所述CPU电气子系统与FPGA电气子系统间将受控信号作为通信交互信号，通过千兆以太网进行传输；

所述CPU控制子系统与FPGA控制子系统间由CPU控制子系统，通过千兆以太网向FPGA控制子系统发送调制波信号进行单向通信。