資源描述：
《基于FPGA的微電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、基于FPGA的微電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真研究ResearchonReal-timeSimulationforMicro-gridBasedonFPGA工程領(lǐng)域：電氣工程作者姓名：付紹文指導(dǎo)教師：張炳達(dá)教授天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院二零一七年十一月摘要實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)是進(jìn)行電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)行調(diào)度、保護(hù)控制測(cè)試的重要平臺(tái)。由于微電網(wǎng)含開關(guān)頻率很高的AC/DC、AC/AC、DC/DC變換器，這對(duì)微電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)的計(jì)算能力提出了更高的要求?，F(xiàn)場可編程門陣列(FPGA，F(xiàn)ield－ProgrammableGateArray)擁有并行硬件結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)高度并行的數(shù)值計(jì)算，因而備受關(guān)注
2、。面對(duì)微電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真中高頻開關(guān)器件帶來的仿真規(guī)模受限問題和FPGA開發(fā)門檻高、通用性設(shè)計(jì)困難等挑戰(zhàn)，本文研究了基于FPGA的微電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。論文主要工作如下：（1）介紹了微電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真的理論基礎(chǔ)，包括分布式電源、電力電子開關(guān)器件以及變壓器、線路、負(fù)荷的數(shù)學(xué)仿真模型。對(duì)節(jié)點(diǎn)分析法的計(jì)算流程做了介紹，詳細(xì)分析了節(jié)點(diǎn)分析法中常用的數(shù)學(xué)積分方法和求解線性方程組時(shí)用到的最小度法和極大獨(dú)立集合法。研究了一種基于替代定理的多速率仿真方法，將電感和電容分別等效為電流源和電壓源，從而使整個(gè)系統(tǒng)解耦，各子系統(tǒng)間能夠完全并行求解。（2）設(shè)計(jì)了一種新穎的基于FPGA和指令流的
3、微電網(wǎng)多速率實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)。對(duì)基于FPGA和指令流的實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)（FO-RTDS）中的實(shí)時(shí)解算器和指令流生成器進(jìn)行了優(yōu)化。建立多種節(jié)奏的數(shù)據(jù)流入流出乒乓電路和引入帶有時(shí)標(biāo)的乒乓操作任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了任務(wù)統(tǒng)籌安排的多速率仿真。通過引導(dǎo)字地址到當(dāng)前值地址的映射電路將多值參數(shù)值的尋找融入到指令流的處理過程，減輕了運(yùn)算組件的計(jì)算任務(wù)壓力。在最晚安排時(shí)間的任務(wù)調(diào)度策略基礎(chǔ)上，采用k-中心點(diǎn)算法確定非中間量在解算器中的初始位置，按照節(jié)省運(yùn)算組件開支和遷入變量與原有變量之間平均距離最小的原則進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)度，使得任務(wù)的全局安排更加合理。（3）與真實(shí)變流控制器和繼電保護(hù)裝置構(gòu)成了一個(gè)微電網(wǎng)
4、硬件在環(huán)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，并與離線商業(yè)電磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD/EMTDC對(duì)比，驗(yàn)證了新穎的FO-RTDS能實(shí)現(xiàn)多值參數(shù)預(yù)存和多速率仿真，極大地提升了微電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真的規(guī)模。關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)，實(shí)時(shí)仿真，F(xiàn)PGA，多值參數(shù)預(yù)存，多速率仿真IABSTRACTReal-timedigitalsimulationsystemplaysanimportantroleinpowersystemplanninganddesigning,operationscheduling,protectionandcontroltesting.Therearehighswitchingfrequen
5、cyAC/DC,AC/AC,DC/DCconverterinthemicro-grid,whichputsforwardhigherdemandsonthecomputingpowerofmicro-real-timesimulationplatform.FPGA(Field－ProgrammableGateArray)hasparallelhardwarestructurewhichcanachievehighlyparallelnumericalcalculations,soFPGAhasattractedmuchattention.Facedwiththepr
6、oblemsoflimitedsimulationscalebroughtbyhigh-frequencyswitchingdevicesinreal-timesimulationofmicro-gridandthechallengeofhighthresholdofdevelopmentanddifficultuniversaldesign.Thedetailedworkissummarizedasfollows:（1）Thetheoreticalbasisofmicro-gridreal-timesimulationisintroduced,includingt
7、hemathematicalmodelofdistributedpowersupply,powerelectronicswitchingdevices,transformers,linesandloads.Thecalculationprocedureofnodeanalysismethodisintroduced.Themathematicalintegralmethodcommonlyusedinnodeanalysismethodandtheleastdegreemethodandthemaximalindependentsetmethodusedinso
