基于NI-PXI的分布式發(fā)電數?；旌戏抡嫦到y

摘要：分布式發(fā)電(Distributed Generation，簡(jiǎn)稱(chēng)DG)技術(shù)是解決未來(lái)能源和環(huán)境問(wèn)題的一個(gè)重要方向。這里提出一種分布式發(fā)電數模混合仿真系統的設計方案，用于分布式電源(Distributed Energy Resources，簡(jiǎn)稱(chēng)DERs)并網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的研究。該方案采用NI-PXI為實(shí)時(shí)數字仿真平臺完成分布式電源數字模型部分的實(shí)時(shí)計算，通過(guò)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(shí)現數字部分和物理部分之間信息交互，從而實(shí)現數／模混合實(shí)時(shí)仿真的目的。此處以雙饋風(fēng)力發(fā)電系統為例，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(shí)驗平臺。
關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電；數模混合仿真；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，但也給傳統電網(wǎng)的運行與管理帶來(lái)新的挑戰，DERs的并網(wǎng)運行控制、DERs與電網(wǎng)的交互影響，以及DERs的調度管理是DG技術(shù)應用的基本研究課題。
目前，研究上述問(wèn)題的主要手段還是物理仿真和數字仿真。物理仿真即動(dòng)模實(shí)驗，物理意義明確，但受仿真規模和極端工況的限制較大，不能對實(shí)際系統運行情況進(jìn)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(shí)現；數字仿真即軟件仿真，雖不受研究對象規模和結構復雜性的限制，但仿真模型通常都有不同程度的簡(jiǎn)化，準確性不及物理模型仿真，且無(wú)法模擬未知或難于用數學(xué)表達式描述的物理現象。近年來(lái)，隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展，結合兩者優(yōu)點(diǎn)的數模混合仿真技術(shù)越來(lái)越受到重視，并得到一定的推廣應用。
這里提出一種DG數?；旌戏抡嫦到y的實(shí)現方案，用于DERs并網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的研究。該方案采用PXI作為實(shí)時(shí)數字仿真平臺，采用基于雙PWM換流器的可控功率源作為數?；旌戏抡娼涌?，通過(guò)其與動(dòng)模實(shí)驗系統相連實(shí)現數?；旌戏抡?。最后，以模擬雙饋風(fēng)電機組(DFIG)的并網(wǎng)控制為例，構建數?；旌戏抡嫦到y，通過(guò)實(shí)驗驗證了所設計方案的可行性。

2 數?；旌蠈?shí)時(shí)仿真系統
2．1 系統架構
圖1為數?；旌蠈?shí)時(shí)仿真系統的一般結構。對于分布式電源側的控制研究，可采用硬件在環(huán)(Hardware In Loop，簡(jiǎn)稱(chēng)HIL)實(shí)時(shí)混合仿真技術(shù)，其方案是：數字仿真模型為DG系統模型，物理模型為實(shí)際的系統控制和保護裝置，混合仿真接口完成二者的信號匹配，實(shí)現混合實(shí)時(shí)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，根據不同研究?jì)热?，采用不同的混合仿真方案，當關(guān)注電源側暫態(tài)行為時(shí)，通常構建電網(wǎng)的數字模型，電源為物理模型；反之，當關(guān)注電網(wǎng)側的動(dòng)態(tài)行為時(shí)，則電網(wǎng)為物理模型，電源為數字模型。無(wú)論采用上述哪種混合仿真方案，由于數字模型和物理模型分別為信號系統和能量系統，需通過(guò)數?；旌戏抡娼涌趯?shí)現數字信號系統到物理能量系統的信息映射，此時(shí)需要高性能的功率放大設備。

這里針對DERs并網(wǎng)協(xié)調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?；旌戏抡嫦到y實(shí)現方案。其中，數字仿真部分為DERs模型，如光伏發(fā)電系統或風(fēng)力發(fā)電系統等；物理部分為模擬電網(wǎng)，在動(dòng)模實(shí)驗室中搭建，包含動(dòng)模發(fā)電機組、線(xiàn)路及負荷等。采用可控功率源作為混合仿真接口．實(shí)時(shí)將DERs數字仿真模型的輸出功率饋入物理仿真平臺。