国内外大学已经着手开展了直流电网物理仿真平台的研究,包括英国卡迪夫大学、罗马尼亚布加勒斯特大学、日本大阪大学以及中国的华北电力大学等。英国卡迪夫大学的三端物理模型由3个电压源换流器、2个电动发电机组单元、1个dSPACE控制器、2个Unidrive逆变器组成。国内,华北电力大学实验室建立了柔性直流输电系统。此系统由2套基于50kVA的电压源换流器(4台)的柔性直流输电装置及直流输电控制系统构成,可与光伏发电系统、蓄电池辅助能源管理系统构成光—储—输新能源系统。
2.4直流电网的数模混合仿真技术
直流电网还可以采用数模混合仿真技术,包括了连接控制器的硬件在环(HIL)技术和功率连接技术。
1)HIL的混合仿真技术
由于直流电网大量采用了高频可关断电力电子换流器,控制系统的响应时间和信号传递,比现有的直流控制保护系统要复杂,特别是多电平技术的使用,输入/输出(I/O)控制信号的精度和速度远远高于以前的水平。所以,HIL实验技术需要在硬件和软件2个层面进行创新:在硬件方面,引入基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件控制器,充分利用FPGA在并行计算和同步时钟上的优势,实现高精度的I/O;在软件方面,使用插值补偿算法弥补非同步触发问题。
2)功率连接技术
直流电网的功率连接技术的难点是使用大功率的功放设备,进行数字侧和物理侧的连接,由于模拟线性功放的输出范围比较有限,最多只能上升至100kW级,而数字功放存在着响应时间慢、波形谐波含量大、不准确等特点。直流电网的功率连接目前主要应用于小功率电源或负荷接入的配电网研究。
