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《基于FPGA的有源配電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真器核心模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》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(kù)。
1、基于FPGA的有源配電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真器核心模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)DesignandimplementationofthecoremodulesofFPGA-basedreal-timesimulatorforactivedistributionsystems學(xué)科專業(yè)：電氣工程研究生：曾凡鵬指導(dǎo)教師：李鵬副教授天津大學(xué)電氣自動(dòng)化與信息工程學(xué)院二〇一七年十一月摘要分布式電源、電動(dòng)汽車及需求側(cè)響應(yīng)資源的廣泛接入使有源配電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性愈加復(fù)雜，對(duì)有源配電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真提出了新的需求和挑戰(zhàn)?；贔PGA的有源配電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真器具有計(jì)算速度快、仿真精度高、I/
2、O接口豐富、易于擴(kuò)展、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)時(shí)仿真領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。其中，I/O接口設(shè)計(jì)可以有效的提高實(shí)時(shí)仿真器硬件在環(huán)仿真能力，高性能解算器設(shè)計(jì)對(duì)提升其仿真性能具有重要意義。為此，本文工作圍繞基于FPGA的有源配電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真器核心模塊的設(shè)計(jì)展開(kāi)，主要研究?jī)?nèi)容包括：1）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的有源配電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真器I/O接口。面向基于FPGA的有源配電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真器的多種通信需求，以FPGA自身硬件結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，提出了基于FPGA的有源配電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真I/O接口的設(shè)計(jì)框架，并設(shè)計(jì)了用于接收外部設(shè)備模擬信號(hào)、具有數(shù)字濾波功能的高精度通用A
3、/D接口，用于仿真結(jié)果輸出的通用D/A接口以及用于實(shí)現(xiàn)多FPGA全雙工通信的高速光模塊接口；2）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的有源配電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真器高性能解算器。結(jié)合節(jié)點(diǎn)電導(dǎo)矩陣的結(jié)構(gòu)特性和FPGA實(shí)時(shí)仿真的需求，提出了一種基于FPGA的有源配電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真器細(xì)粒度線性方程組解算器的設(shè)計(jì)，包括線性方程組解算器的設(shè)計(jì)架構(gòu)、離線預(yù)處理方法和FPGA在線求解方法；3）基于本文的有源配電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真器核心模塊設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了低壓有源配電網(wǎng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真算例測(cè)試。針對(duì)低壓有源配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了I/O接口模塊實(shí)時(shí)仿真測(cè)試，其光照強(qiáng)度信號(hào)由光照采集器通過(guò)A
4、/D接口輸入到仿真器中，仿真結(jié)果經(jīng)由D/A接口輸出到示波器顯示，通過(guò)與PSCAD/EMTDC仿真結(jié)果的對(duì)比，充分驗(yàn)證了I/O接口設(shè)計(jì)的正確性和有效性；針對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)算例實(shí)現(xiàn)了解算器模塊測(cè)試，通過(guò)對(duì)線性方程組的解算器求解速度和求解規(guī)模的分析，并與PSCAD/EMTDC仿真結(jié)果的對(duì)比，充分驗(yàn)證了線性方程組解算器設(shè)計(jì)的正確性和有效性。關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)仿真，現(xiàn)場(chǎng)可編輯門(mén)陣列，接口設(shè)計(jì)，矩陣稀疏處理，LU分解，有源配電網(wǎng)IABSTRACTWiththewidelyintegrationofdistributedgenerators,elect
5、ricvehiclesandthedemandsideresponseresources,activedistributionnetworks(ADN)showsgreatcomplexityinoperationmodeanddynamicbehavior,whichbringnewchallengesforthereal-timesimulationofADN.TheFPGA-basedreal-timesimulatortakesadvantageofmanymeritsoffield-programmablegatearr
6、ay(FPGA),suchassmalltime-step,highsimulationprecision,richI/Ointerfaceresources,andlowcost,whichisdrawingmoreattentioninthefieldofreal-timesimulation.ThispaperfocusesonthecoremodulesofFPGA-basedreal-timesimulatorforAND,includingsolverdesignandI/Ointerfacedesign,tofurt
7、herimpoveitsperformanceinsolvingandhardware-in-the-loopsimulation.Themainconstributionscanbesummarizedasfollows:1)High-performanceI/OinterfaceforFPGA-basedreal-timesimulatorofactivedistributionnetworksisdesignedandimplemented.TheI/Ointerfaceframeworkofthesimulatorispr
8、oposedtofulfilcommunicationrequirementbetweenthesimulatorandexternaldevices.Auniversalhigh-precisionA/Dconverterinterfaceisd
