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在智能电网的研究项目中，实时地调配各种不同来源的电力供应，满足当前微网的耗能需求是关键的研究课题之一。而作为研究的一种重要手段，就是在实验室里搭建一整套完整的模拟系统，包括风能、太阳能、储能电池、电动汽车（充电桩）、功率马达设备、常规负载（如家电产品）等各种模拟器甚至真实设施，通过受
在智能电网的研究项目中，实时地调配各种不同来源的电力供应，满足当前微网的耗能需求是关键的研究课题之一。而作为研究的一种重要手段，就是在实验室里搭建一整套完整的模拟系统，包括风能、太阳能、储能电池、电动汽车（充电桩）、功率马达设备、常规负载（如家电产品）等各种模拟器甚至真实设施，通过受控的电网模拟器全部连接在一起，研究各种供电来源与用电负载在各种情形下的表现。对于这样一整套测试平台，电网模拟器作为所有其他设备的核心联结设备，通过调整其输出可以轻松模拟真实电网上各种偶发或者具有危害性的事件，观察、评判挂载的各种设备的应对行为以便进行相应的改进。这就要求电网模拟器具有强大的电压、频率调节控制能力，良好地支持能量的双向流动，灵活实时地接受外部指令控制等能力。特别是随着研究的深入，对于控制模拟电网输出的实时性要求越来越高，波形变化日趋复杂，要求实现所谓硬件在环(Hardware-in-the-loop)的模拟，这对于作为普通交流源的电网模拟器产品的控制能力的要求也越来越严苛。 常规的控制方式是面板操作或者通过GPIB/RS232/USB/Ethernet等通信接口发送SCPI指令远程程控，但是这两种方式都难以满足当前这种对于实时输出复杂波形的要求。实时性比较好的控制方式是利用外部的模拟量信号来直接控制电网模拟器的输出，此时电网模拟器的工作状态就相当于一台线性放大器，直接将外部的模拟量信号等比例放大，并提供相应的输出功率支持。 至于外部控制信号的来源，尤其是其会需要提供各种复杂状况的模拟能力，目前也已经有成熟的商业化工具，即实时数字仿真系统(Real Time Digital Simulation, RTDS)。RTDS是一种功能强大的工具，由硬件和软件组合而成。其内建有广泛的电力系统元件模块数据库，用户可以在图形化软件界面中利用现有的元件模块组建起电力系统的回路，设定相应的研究序列。RTDS能够连续地产生输出来真实地代表实际网络中的情况，模拟许多恶劣的但很现实的情况，提供大量的数字量和模拟量的输入输出接口，可以直接连到外部设备设备上去。 我们使用AMETEK California Instrument（加州仪器，以下简称CI）旗下的RS系列高功率交流源来作为配套RTDS的电网模拟器，该款产品可提供90KVA至1MVA的功率输出，支持100%标称功率的能量双向流动，稳定输出主频范围为16Hz至820Hz，同样还支持直流输出。目前其提供的外部模拟量控制接口支持0至7Vac输入电压对应0至满量程输出电压，并且支持三相分别独立受控于各自的模拟量输入。 我们以此RS交流电源配套加拿大某品牌实时控制器来验证系统性能。 系统测试配置方案如下。  |
