基于RT-Lab和WiGig的MMC型高壓變頻器實時在線仿真系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力電子與電力傳動技術領域，具體涉及一種基于RT-Lab和WiGig的MMC型高壓變頻器實時在線仿真系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]近幾年，模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter，MMC)受到了越來越廣泛的關注，它秉承了 H橋級聯(lián)結構模塊化的優(yōu)點，通過功率單元的級聯(lián)實現(xiàn)多電平輸出。每個功率單元由一個兩電平橋臂構成，且所有的電容處于懸浮狀態(tài)，由于存在公共直流母線，可采用單一直流電壓而不需要多繞組變壓器。MMC每個橋臂子模塊可以進行有選擇的控制，從而可將其等效為一個可控電壓源，MMC的每相中兩個橋臂的電壓之和等于直流母線電壓，通過控制每個橋臂子模塊導通狀態(tài)，就可以在輸出端得到所需的正弦電壓。
[0003]目前，對于高壓變頻器的研宄多采用MATLAB/SMULINK、PSCAD/EMTDC和PSM等純數(shù)字仿真軟件，存在不能真實模擬變頻器運行、不便于控制算法實時開發(fā)和移植等缺點。文獻“鄭征，崔燦，張朋.基于模塊化多電平換流器的新型高壓變頻器拓撲及其控制[J].煤炭學報，2014，39 (10):2128-2133” 基于 Matlab-Simulink 及 RT-Lab 半實物仿真設備搭建了實驗平臺和上位機控制器，但是該文獻并未涉及WiGig無線通信技術，且上位機模型構建中并未考慮PSCAD/EMTDC與MATLAB/SMULINK的交互仿真。
[0004]綜上所述，考慮到目前高壓變頻器仿真存在的問題，需要一種新的變頻器仿真系統(tǒng)以解決上述問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為克服上述缺陷，本實用新型提供了一種基于RT-Lab和WiGig的MMC型高壓變頻器實時在線仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于RT-Lab仿真平臺和WiGig無線通信技術，實現(xiàn)了 MMC型高壓變頻器的實時在線仿真。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種基于RT-Lab和WiGig的MMC型高壓變頻器實時在線仿真系統(tǒng)，其改進之處在于，所述系統(tǒng)包括依次連接的RT-Lab仿真平臺、控制器、MMC型高壓變頻器。
[0007]其中，RT-Lab仿真平臺包括上位機和目標機。目標機至少為兩個，多個目標機相互之間并行運算。目標機與控制器之間通過WiGig無線通信芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互傳輸?？刂破髋cMMC型高壓變頻器之間通過WiGig無線通信芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互傳輸。
[0008]上位機通過構建MMC型高壓變頻器仿真模型，向目標機發(fā)送仿真模型的可執(zhí)行程序代碼，同時接收目標機上傳的MMC型高壓變頻器運行信息。
[0009]基于WiGig無線通信芯片，控制器接收來自目標機的控制信號，同時向MMC型高壓變頻器發(fā)送實時的控制指令，并接收MMC型高壓變頻器上傳的實時運行信息。
[0010]基于WiGig無線通信芯片實現(xiàn)RT-LAB仿真平臺中的多個目標機之間的數(shù)據(jù)在線交互通訊。WiGig無線通信基于G.hn芯片模塊實現(xiàn)。
[0011 ] 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型基于RT-Lab和WiGig的MMC型高壓變頻器實時在線仿真系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢:
[0012]I)采用WiGig無線通信技術，節(jié)省了設備之間原有的接線；
[0013]2)無線通信工作在60Hz頻段，融合了 WiFi技術，支持多平臺，速率可達6G，是WiFi技術的10倍多；
[0014]3)將系統(tǒng)數(shù)學模型轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行代碼下載到實時仿真計算機中運行，有效提高了代碼開發(fā)與調(diào)試的效率；
[0015]4)為MMC型高壓變頻器的實時控制提供了大量的技術參考數(shù)據(jù)，可大大縮短MMC型高壓變頻器的研發(fā)周期和成本。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型所述基于RT-Lab和WiGig的MMC型高壓變頻器實時在線仿真系統(tǒng)。
[0017]圖2為本實用新型所述系統(tǒng)實時在線仿真的實現(xiàn)步驟流程圖。
[0018]圖3為本實用新型所述WiGig無線通信技術的規(guī)范架構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖進一步闡明本實用新型。
[0020]需要聲明的是，本【實用新型內(nèi)容】及【具體實施方式】意在證明本實用新型所提供技術方案的實際應用，不應解釋為對本實用新型保護范圍的限定。本領域技術人員在本實用新型的精神和原理啟發(fā)下，可作各種修改、等同替換、或改進。但這些變更或修改均在申請待批的保護范圍內(nèi)。
[0021]圖1為本實用新型所述基于RT-Lab和WiGig的MMC型高壓變頻器實時在線仿真系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括依次連接的RT-Lab仿真平臺、控制器、MMC型高壓變頻器。
[0022]其中，RT-Lab仿真平臺包括上位機和目標機。目標機至少為兩個，多個目標機相互之間并行運算。目標機與控制器之間通過WiGig無線通信芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互傳輸?？刂破髋cMMC型高壓變頻器之間通過WiGig無線通信芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互傳輸。
[0023]上位機通過構建MMC型高壓變頻器仿真模型，向目標機發(fā)送仿真模型的可執(zhí)行程序代碼，同時接收目標機上傳的MMC型高壓變頻器運行信息。
[0024]基于WiGig無線通信芯片，控制器接收來自目標機的控制信號，同時向MMC型高壓變頻器發(fā)送實時的控制指令，并接收MMC型高壓變頻器上傳的實時運行信息。
[0025]基于WiGig無線通信芯片實現(xiàn)RT-LAB仿真平臺中的多個目標機之間的數(shù)據(jù)在線交互通訊。WiGig無線通信基于G.hn芯片模塊實現(xiàn)。
[0026]所述實時在線仿真系統(tǒng)的實現(xiàn)流程如圖2所示，具體步驟為:
[0027](I)開始:理論分析、參數(shù)輸入、初始化；
[0028](2)基于PSCAD/EMTDC和MATLAB/SMULINK，在上位機中實現(xiàn)MMC型高壓變頻器的系統(tǒng)建模；
[0029](3)基于上位機、目標機，建立RT-Lab半實物實時仿真模型；目標機用于模型的實時計算、輸出模擬量、接收控制器發(fā)送的脈沖信號等；上位機向目標機發(fā)送仿真模型的可執(zhí)行程序代碼，目標機向上位機上傳實時的運行數(shù)據(jù)；
[0030](4) RT-LAB將系統(tǒng)模型分割為若干個子系統(tǒng)模型，并分配到若干個目標機上并行運算；多個目標機相互之間實現(xiàn)同步、并行計算；基于WiGig無線通信，RT-LAB支持多個目標機之間的實時數(shù)據(jù)通訊。
[0031](5)上位機實時代碼的生成、并下載至目標機；
[0032](6)目標機將實時代碼轉(zhuǎn)換為模擬信號，并發(fā)送至控制器；
[0033](7)控制器根據(jù)模擬的控制信號，實時向MMC型高壓變頻器發(fā)生控制指令；
[0034](8)基于實際的運行狀態(tài)信息，將MMC型高壓變頻器的運行信息反饋至RT-Lab仿真平臺，實現(xiàn)實時的系統(tǒng)參數(shù)修正；
[0035](9)判斷MMC型高壓變頻器系統(tǒng)運行是否滿足要求？若是，則結束；若不是，則轉(zhuǎn)至步驟(2)，修正模型參數(shù)，繼續(xù)下一次迭代運算。
[0036]WiGig在免授權的60GHz頻帶上運行，較現(xiàn)行WiFi產(chǎn)品使用的2.4GHz和5GHz頻帶擁有更多的可用頻譜，因此能提供更寬的通道，以支持更高的傳輸速度。
[0037]WiGig規(guī)范以IEEE 802.11標準為基礎，定義了物理層(PHY)和媒體接入控制層(MAC)，以提供對IP網(wǎng)絡的支持。WiGig規(guī)范也定義了協(xié)議適配層(PAL)，以支持60GHz頻帶上的特定數(shù)據(jù)和顯示標準。如圖3所示，PAL允許這些標準接口直接在WiGig MAC和PHY上執(zhí)行，以實現(xiàn)這些標準的無線建置。
[0038]本實用新型通過采用RT-LAB仿真機和WiGig技術采集MMC型高壓變頻器控制單元輸出信號，實現(xiàn)對MMC型高壓變頻器整流側(cè)、逆變側(cè)的換流器的電容電壓的平衡控制和調(diào)制，實時化的模擬所述MMC型高壓變頻器控制單元真實設備之間實時的無線信號交互，模擬對MMC型高壓變頻器的仿真控制。
【主權項】
1.一種基于RT-Lab和WiGig的MMC型高壓變頻器實時在線仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括依次連接的RT-Lab仿真平臺、控制器、MMC型高壓變頻器； 其中，RT-Lab仿真平臺包括上位機和目標機；目標機至少為兩個，多個目標機相互之間并行運算；目標機與控制器之間通過WiGig無線通信芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互傳輸；控制器與MMC型高壓變頻器之間通過WiGig無線通信芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互傳輸； 上位機通過構建MMC型高壓變頻器仿真模型，向目標機發(fā)送仿真模型的可執(zhí)行程序代碼，同時接收目標機上傳的MMC型高壓變頻器運行信息； 基于WiGig無線通信芯片，控制器接收來自目標機的控制信號，同時向MMC型高壓變頻器發(fā)送實時的控制指令，并接收MMC型高壓變頻器上傳的實時運行信息。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于RT-Lab和WiGig的MMC型高壓變頻器實時在線仿真系統(tǒng)，其特征在于:基于WiGig無線通信芯片實現(xiàn)RT-LAB仿真平臺中的多個目標機之間的數(shù)據(jù)在線交互通訊。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于RT-Lab和WiGig的MMC型高壓變頻器實時在線仿真系統(tǒng)，其特征在于:WiGig無線通信基于G.hn芯片模塊實現(xiàn)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于RT-Lab和WiGig的MMC型高壓變頻器實時在線仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括上位機、目標機、控制器、MMC型高壓變頻器、WiGig無線通信模塊。WiGig無線通信模塊的通訊規(guī)范采用G.hn標準。通過RT-LAB仿真機采集MMC型高壓變頻器控制單元輸出信號，實現(xiàn)對MMC型高壓變頻器整流側(cè)和逆變側(cè)換流器的電容電壓平衡控制和調(diào)制，實時化的模擬MMC型高壓變頻器控制單元真實設備之間實時的無線信號交互，實現(xiàn)對MMC型高壓變頻器的仿真控制。本實用新型有效提升了系統(tǒng)內(nèi)各組成部分間的數(shù)據(jù)傳輸速率，為MMC型高壓變頻器的實時控制提供了大量的技術參考數(shù)據(jù)，可大大縮短MMC型高壓變頻器的研發(fā)周期和成本。
【IPC分類】G05B17-02
【公開號】CN204374646
【申請?zhí)枴緾N201520090093
【發(fā)明人】韋延方, 鄭征, 王曉衛(wèi), 孫巖洲, 司紀凱, 張國澎, 荊鵬輝, 楊明, 張濤
【申請人】河南理工大學
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月2日