一种配电网数字-物理混合仿真接口控制方法及系统与流程

本发明涉及配电网电磁暂态仿真，尤其涉及一种配电网数字-物理混合仿真接口控制方法及系统。

背景技术：

1、随着新型电力系统的发展，新能源发电、储能、电动汽车等通过电力电子装置大规模接入配电网，引发“源-网-荷-储”时空分布的双重不确定性问题，从而导致分布式资源集群接入下的有源配电网台区电压波动频繁、系统过载能力弱、区域电网电压-频率精准调控难度大等问题，使得有源配电网的高效、高质、经济、可靠运行面临着严峻挑战。

2、在应对大规模新能源接入对仿真精度、准确性和实时性不断提高的需求，以及系统高维数模型、多时间尺度计算效率、以及分布参数元件、电力电子装置等元件模型给数值算法带来的独特挑战时，功率硬件在环仿真(power hardware-in-the-loop simulation，phils)成为分析和设计新型配电系统安全稳定性及控制保护的基础，是分析包含大规模电力电子换流器的交直流混合电力系统的有效手段。

3、为了使phils准确有效地应用于配电网分布式资源集群数字-物理混合仿真研究中，需要采用合适的接口和控制方法。其中，理想变压器模型(ideal transformer model,itm)算法是最传统、实施最方便接口算法，基于功率传输类型又分为电压源型itm和电流源型itm，目前已被应用于电力系统phil仿真研究。然而，由于接口装置普遍包含电压/电流测量装置、数模信号转换模块、功率放大器等，必然存在接口延时，将导致数字侧与物理侧之间的延时运行余畸变，间接降低仿真的精确性和稳定性。因此，为进一步提高数字物理混合仿真的精确性和稳定性，亟需选择一种合适的接口延时补偿方法。

4、目前，应用于配电网的数字物理混合仿真接口延时补偿方法难以快速实现信号的追踪补偿，并难以消除时间延迟所带来的误差，也难以满足稳定要求，容易导致系统发生失稳。

技术实现思路

1、本发明提供了一种配电网数字-物理混合仿真接口控制方法及系统，解决了应用于配电网的数字物理混合仿真接口延时补偿方法难以快速实现信号的追踪补偿，并难以消除时间延迟所带来的误差，也难以满足稳定要求，容易导致系统发生失稳的技术问题。

2、有鉴于此，本发明第一方面提供了一种配电网数字-物理混合仿真接口控制方法，应用于基于理想变压器模型接口的配电网phils模型电路，所述配电网phils模型电路包括数字侧和物理侧，所述数字侧和所述物理侧通过混合仿真接口连接，所述混合仿真接口的控制方法包括：

3、将所述配电网phils模型电路加入受控源，所述受控源包括由所述数字侧引入的受控电流源，以及由所述物理侧引入的受控电压源；其中，所述受控电流源的输入量为所述物理侧的输出电流，所述受控电压源的输入量为所述数字侧的输出电压；

4、实时采集所述数字侧和所述物理侧分别与所述混合仿真接口的连接处的电压信号，提取两个所述电压信号的基波相位，对两个所述电压信号的基波相位进行作差处理，得到相位差信号；

5、通过基于模糊控制的自适应pid控制器对所述相位差信号进行模糊控制，输出超前相位补偿信号；

6、利用所述超前相位补偿信号对所述物理侧的输出电流进行超前相位补偿，得到反馈电流输出信号，将所述反馈电流输出信号输入至所述受控电流源中。

7、优选地，本方法还包括：

8、设置所述受控源的前向通道和反馈通道的不同延时，所述前向通道为所述数字侧的输出电压输入至所述受控电压源的传输通道，所述反馈通道为所述物理侧的输出电流输入至所述受控电流源的传输通道。

9、优选地，本方法还包括：

10、利用锁相环提取两个所述电压信号的基波相位。

11、优选地，所述利用所述超前相位补偿信号对所述物理侧的输出电流进行超前相位补偿，得到反馈电流输出信号，将所述反馈电流输出信号输入至所述受控电流源中的步骤，具体包括：

12、利用预设的基波角频率对所述物理侧的输出电流进行dq坐标变换，并将所述超前相位补偿信号引入到dq逆变换矩阵，利用引入所述超前相位补偿信号后的dq逆变换矩阵对经dq坐标变换后的物理侧的输出电流进行dq逆变换，得到反馈电流输出信号，将所述反馈电流输出信号输入至所述受控电流源中。

13、第二方面，本发明还提供了一种配电网数字-物理混合仿真接口控制系统，应用于基于理想变压器模型接口的配电网phils模型电路，所述配电网phils模型电路包括数字侧和物理侧，所述数字侧和所述物理侧通过混合仿真接口连接，混合仿真接口控制系统包括：

14、受控源模块，用于将所述配电网phils模型电路加入受控源，所述受控源包括由所述数字侧引入的受控电流源，以及由所述物理侧引入的受控电压源；其中，所述受控电流源的输入量为所述物理侧的输出电流，所述受控电压源的输入量为所述数字侧的输出电压；

15、电压处理模块，用于实时采集所述数字侧和所述物理侧分别与所述混合仿真接口的连接处的电压信号，提取两个所述电压信号的基波相位，对两个所述电压信号的基波相位进行作差处理，得到相位差信号；

16、模糊控制模块，用于通过基于模糊控制的自适应pid控制器对所述相位差信号进行模糊控制，输出超前相位补偿信号；

17、相位补偿模块，用于利用所述超前相位补偿信号对所述物理侧的输出电流进行超前相位补偿，得到反馈电流输出信号，将所述反馈电流输出信号输入至所述受控电流源中。

18、优选地，本系统还包括：

19、延时仿真模块，用于设置所述受控源的前向通道和反馈通道的不同延时，所述前向通道为所述数字侧的输出电压输入至所述受控电压源的传输通道，所述反馈通道为所述物理侧的输出电流输入至所述受控电流源的传输通道。

20、优选地，本系统还包括：

21、锁相环模块，用于提取两个所述电压信号的基波相位。

22、优选地，所述相位补偿模块具体用于，利用预设的基波角频率对所述物理侧的输出电流进行dq坐标变换，并将所述超前相位补偿信号引入到dq逆变换矩阵，利用引入所述超前相位补偿信号后的dq逆变换矩阵对经dq坐标变换后的物理侧的输出电流进行dq逆变换，得到反馈电流输出信号，将所述反馈电流输出信号输入至所述受控电流源中。

23、第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上述的配电网数字-物理混合仿真接口控制方法的步骤。

24、第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上述的配电网数字-物理混合仿真接口控制方法的步骤。

25、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

26、本发明通过利用基于理想变压器模型接口的配电网phils模型电路加入受控源，使数字侧和物理侧之间形成闭合回路，并利用基于模糊控制的自适应pid控制器对混合仿真接口两侧电压的相位差信号进行模糊控制，通过将超前相位补偿信号加入受控电流源注入到反馈电流信号传输通道中，使其直接参与到整个闭环广义控制，通过闭环反馈作用间接对电压延时量进行补偿，实时消除延时对系统的影响，实现快速实现信号的追踪补偿，从而提高混合仿真接口系统的可靠性与适用性。