基于FPGA的有源配电网实时仿真器I/O接口设计

作者：李鹏; 曾凡鹏; 王智颖; 王成山; 丁承第; 赵金利; 于浩

来源：中国电机工程学报, 2017, 37(12): 3409-3668.

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.161042

• 有源配电网
• 实时仿真
• 现场可编辑门阵列
• A/D接口
• D/A接口

分布式电源、电动汽车及需求侧响应资源的广泛接入使有源配电网动态特性变得更加复杂。对基于实时仿真的有源配电网硬件在环仿真提出了新的需求和挑战。基于FPGA(field programmable gate array)的有源配电网实时仿真器具有仿真步长小、仿真精度高、I/O接口丰富、易于扩展、成本低等优点。面向基于FPGA的有源配电网实时仿真器的多种通信需求,以FPGA自身硬件结构为基础,提出了基于FPGA的有源配电网实时仿真I/O接口的设计框架,并设计了用于接收外部设备模拟信号、具有数字滤波功能的高精度通用A/D接口,用于仿真结果输出的通用D/A接口以及用于实现多FPGA全双工通信的高速光模块接口。同时,针对含光伏发电的有源配电网实现了3μs步长的实时仿真测试,其光照强度信号由光照采集器通过A/D接口输入到仿真器中,仿真结果经由D/A接口输出到示波器显示,通过与PSCAD/EMTDC软件仿真结果的对比,充分验证了I/O接口设计的有效性和正确性。

• 单位
  天津大学; 国网天津市电力公司检修公司; 智能电网教育部重点实验室