基于NI-PXI的分布式發(fā)電數(shù)模混合仿真系統(tǒng)

摘要：分布式發(fā)電(Distributed Generation，簡稱DG)技術(shù)是解決未來能源和環(huán)境問題的一個重要方向。這里提出一種分布式發(fā)電數(shù)模混合仿真系統(tǒng)的設(shè)計方案，用于分布式電源(Distributed Energy Resources，簡稱DERs)并網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的研究。該方案采用NI-PXI為實時數(shù)字仿真平臺完成分布式電源數(shù)字模型部分的實時計算，通過基于雙PWM換流器的可控功率源模擬分布式電源的功率輸出，作為混合仿真接口實現(xiàn)數(shù)字部分和物理部分之間信息交互，從而實現(xiàn)數(shù)／模混合實時仿真的目的。此處以雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為例，驗證了該方案的可行性，為研究分布式發(fā)電并網(wǎng)運行控制提供了良好、通用且便捷的實驗平臺。
關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電；數(shù)模混合仿真；換流器

1 引言
面對能源危機和環(huán)境保護的雙重壓力，各國都在積極研究新能源DG技術(shù)。該技術(shù)能很好的提高一次能源利用率，減少廢氣排放量，但也給傳統(tǒng)電網(wǎng)的運行與管理帶來新的挑戰(zhàn)，DERs的并網(wǎng)運行控制、DERs與電網(wǎng)的交互影響，以及DERs的調(diào)度管理是DG技術(shù)應(yīng)用的基本研究課題。
目前，研究上述問題的主要手段還是物理仿真和數(shù)字仿真。物理仿真即動模實驗，物理意義明確，但受仿真規(guī)模和極端工況的限制較大，不能對實際系統(tǒng)運行情況進行充分的仿真研究，并且DERs的多樣性也使其物理仿真不易實現(xiàn)；數(shù)字仿真即軟件仿真，雖不受研究對象規(guī)模和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的限制，但仿真模型通常都有不同程度的簡化，準確性不及物理模型仿真，且無法模擬未知或難于用數(shù)學(xué)表達式描述的物理現(xiàn)象。近年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合兩者優(yōu)點的數(shù)模混合仿真技術(shù)越來越受到重視，并得到一定的推廣應(yīng)用。
這里提出一種DG數(shù)?；旌戏抡嫦到y(tǒng)的實現(xiàn)方案，用于DERs并網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的研究。該方案采用PXI作為實時數(shù)字仿真平臺，采用基于雙PWM換流器的可控功率源作為數(shù)模混合仿真接口，通過其與動模實驗系統(tǒng)相連實現(xiàn)數(shù)模混合仿真。最后，以模擬雙饋風(fēng)電機組(DFIG)的并網(wǎng)控制為例，構(gòu)建數(shù)?；旌戏抡嫦到y(tǒng)，通過實驗驗證了所設(shè)計方案的可行性。

2 數(shù)?；旌蠈崟r仿真系統(tǒng)
2．1 系統(tǒng)架構(gòu)
圖1為數(shù)?；旌蠈崟r仿真系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)。對于分布式電源側(cè)的控制研究，可采用硬件在環(huán)(Hardware In Loop，簡稱HIL)實時混合仿真技術(shù)，其方案是：數(shù)字仿真模型為DG系統(tǒng)模型，物理模型為實際的系統(tǒng)控制和保護裝置，混合仿真接口完成二者的信號匹配，實現(xiàn)混合實時仿真下的控制保護策略等方面的研究。對于DERs與電網(wǎng)交互影響方面的研究，根據(jù)不同研究內(nèi)容，采用不同的混合仿真方案，當關(guān)注電源側(cè)暫態(tài)行為時，通常構(gòu)建電網(wǎng)的數(shù)字模型，電源為物理模型；反之，當關(guān)注電網(wǎng)側(cè)的動態(tài)行為時，則電網(wǎng)為物理模型，電源為數(shù)字模型。無論采用上述哪種混合仿真方案，由于數(shù)字模型和物理模型分別為信號系統(tǒng)和能量系統(tǒng)，需通過數(shù)模混合仿真接口實現(xiàn)數(shù)字信號系統(tǒng)到物理能量系統(tǒng)的信息映射，此時需要高性能的功率放大設(shè)備。

這里針對DERs并網(wǎng)協(xié)調(diào)控制與能量管理研究這一課題背景，提出一種基于NI-PXI平臺的數(shù)模混合仿真系統(tǒng)實現(xiàn)方案。其中，數(shù)字仿真部分為DERs模型，如光伏發(fā)電系統(tǒng)或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等；物理部分為模擬電網(wǎng)，在動模實驗室中搭建，包含動模發(fā)電機組、線路及負荷等。采用可控功率源作為混合仿真接口．實時將DERs數(shù)字仿真模型的輸出功率饋入物理仿真平臺。