一种可升级的配电网数模混合仿真系统

技术领域

本发明涉及配电网实时仿真技术领域，具体涉及一种可升级的配电网数模混合仿真系统。

背景技术

数模混合实时仿真系统是目前最为有效的研究含分布式电源、高渗透率充电等设备的复杂配电网全工况运行的工具。随着电力电子和信息技术日新月异的发展，传统配网向着交直混合、电力电子化、有源化方向发展，其规模和方式使得新问题和新需求层出不穷，亟待研究解决。另一方面，数模混合实时仿真系统仍是当前较的昂贵的仿真研究工具，系统构建初期往往因为条件或资金的制约只能设计较为局限的规模完成阶段性的研究目标，但很快就面临升级或改造以解决新的研究课题。因此，研究适应数模混合实时仿真系统灵活升级的设计方法显得极为必要。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供一种可升级的配电网数模混合仿真系统，包括：

一个或多个IPM模块；

所述IPM模块的数量由配电网数字混合仿真系统的仿真需求确定；

所述IPM模块设置于配电网数字混合仿真系统物理侧；

当所述IPM模块为多个时，基于配电网数字混合仿真系统物理侧的主电路拓扑确定所述IPM模块之间的连接关系。

优选的，所述IPM模块之间的连接关系包括下述的一种或多种：

由多个IPM模块级联构成的桥臂电路、由单个IPM模块构成的开关电路、由多个IPM模块串联构成的电平电路和每一相由两个IPM模块级联构成的链节串联构成的H桥链式电路。

优选的，所述IPM模块包括：IGBT支路；

所述IGBT支路接入正负直流母线之间。

优选的，所述IGBT支路包括两个串联的IGBT单元。

优选的，所述IGBT单元包括：一只IGBT管和一只与它反并联的续流二极管。

优选的，所述IPM模块还包括:直流电容支路；

所述直流电容支路接入正负直流母线之间。

优选的，所述直流电容支路包括：两个串联的直流母线单元。

优选的，所述直流母线单元包括：铝电解电容和均压电阻；

所述铝电解电容和均压电阻并联。

优选的，所述IPM模块还包括:直流电压传感器支路；

所述直流电压传感器支路接入正负直流母线之间；

所述直流电压传感器支路由一支直流电压霍尔元件构成。

优选的，还包括：电流传感器；

所述电流传感器的一个端子连接在两个IGBT单元，电流传感器的另一端子引出。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

一种可升级的配电网数模混合仿真系统，包括：一个或多个IPM模块；所述IPM模块的数量由配电网数字混合仿真系统的仿真需求确定；所述IPM模块设置于配电网数字混合仿真系统物理侧；当所述IPM模块为多个时，基于配电网数字混合仿真系统物理侧的主电路拓扑确定所述IPM模块之间的连接关系。用模块化设计封装的数字、物理子系统或功能单元来搭建、组合成的配电网数模混合仿真系统，解决了当前较为主流的专用仿真模型单一性的问题，能适应时间空间环境等因素变化带来的升级改造需求有利于配电网仿真心系统的升级改造。

附图说明

图1为本发明构成配电网数模混合仿真系统物理侧的基本模块的图；

其中，1正极性直流母线，2负极性直流母线，3连接正极直流母线电容单元，4连接负极直流母线电容单元，5直流电压传感器，6连接正极直流母线IGBT单元，7连接负极性直流母线IGBT单元，8电流传感器。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。

实施例1：

一种配电网数字混合仿真系统，由采用模块化设计封装的数字、物理子系统或功能单元来搭建、组合成的配电网数模混合仿真系统，取代当前较为主流的专用仿真模型、主电路拓扑和控制器的设计思路，将能适应时间空间环境等因素变化带来的升级改造需求，快速高效地完成方案设计和实施。

如图1所示包括：一个或多个IPM模块；

所述IPM模块的数量由配电网数字混合仿真系统的仿真需求确定；

所述IPM模块设置于配电网数字混合仿真系统物理侧；

当所述IPM模块为多个时，基于配电网数字混合仿真系统物理侧的主电路拓扑确定所述IPM模块之间的连接关系。

优选的，所述IPM模块之间的连接关系包括下述的一种或多种：

由多个IPM模块级联构成的桥臂电路、由单个IPM模块构成的开关电路、由多个IPM模块串联构成的电平电路和每一相由两个IPM模块级联构成的链节串联构成的H桥链式电路。

优选的，所述IPM模块包括：IGBT支路；

所述IGBT支路接入正负直流母线之间。

优选的，所述IGBT支路包括两个串联的IGBT单元。

优选的，所述IGBT单元包括：一只IGBT管和一只与它反并联的续流二极管。

优选的，所述IPM模块还包括:直流电容支路；

所述直流电容支路接入正负直流母线之间。

优选的，所述直流电容支路包括：两个串联的直流母线单元。

优选的，所述直流母线单元包括：铝电解电容和均压电阻；

所述铝电解电容和均压电阻并联。

优选的，所述IPM模块还包括:直流电压传感器支路；

所述直流电压传感器支路接入正负直流母线之间；

所述直流电压传感器支路由一支直流电压霍尔元件构成。

优选的，还包括：电流传感器；

所述电流传感器的一个端子连接在两个IGBT单元，电流传感器的另一端子引出。

实施例2：

本发明的目的在于提供一种基于模块化设计的配电网数模混合仿真系统升级方法，以适应复杂多变的配电网全工况运行出现的新问题、新挑战的研究分析。

本发明的目的在于提供一种由多个同样的IGTB模块设计配电网数模混合仿真系统的物理侧系统(以下简称物理侧系统)，并适合系统升级改造的方法。

在物理侧系统上可构造中低压配电网中电力电子变流器级联、并联或混联的主电路拓扑，实现不同容量、不同功能的电力电子装置的研究，如分布式光伏、双馈和直驱风电机组、储能系统等。

本发明的技术方案为，选取IPM(双IGBT串联)模块，构成四象限潮流可控的通用换流器功能单元。每个模块内集成了器件驱动、温度保护、电磁兼容、器件保护、预警及复位功能；同时具有故障状态输出；测量主要电量(电压、电流、驱动信号)传感器输出；控制信号的光电转换接口；模块散热系统。

每个IPM模块如图1所示包括：正极性直流母线1，负极性直流母线2，连接正极直流母线电容单元3，连接负极直流母线电容单元4，直流电压传感器5，连接正极直流母线IGBT单元6，连接负极性直流母线IGBT单元7，电流传感器8几个部分。

正极性直流母线1和负极性直流母线2之间接有三个并联支路，从左到右看，最左侧支路为直流电容支路，由连接正极直流母线电容单元3和连接负极直流母线电容单元4串联而成，其中连接正极直流母线电容单元3由铝电解电容CP和均压电阻RP并联构成，连接负极直流母线电容单元4由铝电解电容CN和均压电阻RN并联构成；中间支路为直流电压传感器5支路，由一支直流电压霍尔元件构成；最右侧支路为IGBT支路，由连接正极直流母线IGBT单元6和连接负极性直流母线IGBT单元7串联而成，其中连接正极直流母线IGBT单元6由一只IGBT管TAP和一只与它反并联的续流二极管DP构成，连接负极性直流母线IGBT单元7由一只IGBT管TAN和一只与它反并联的续流二极管DN构成；IGBT管TAP和IGBT管TAN的连接点引出线和一只电流传感器8的一个端子连接，电流传感器8的另一端子引出。

将多个上述IPM模块进行组合，可构成形式多样的配电网数模混合仿真系统物理侧主电路，通过模块间的不同连接，可构成单桥臂、单相H桥、三相三桥臂、三相四桥臂、单相和三相功率因数校正、升降压直流斩波、三电平、多电平、H桥链式等主电路拓扑，从而支撑研究配电网分布式电源、储能、电动车充电设施等接入后对配电网运行特征和状态的影响。

显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。