摘要：随着分布式能源技术的日趋提升，直流微电网在不同的应用场合收到关注。目前位数不多的直流微电网示范工程中一直存在设备脱网故障的可能，为了实时复现直流微电网运行时的稳态和暂态特性，便于更好的研究微网中可能存在的稳定性和故障保护问题，本研究设计了一种分布式硬件实时仿真系统用于对直流微电网的实时仿真，在实时的数字环境下进行故障的控制和传播机理的研究。

本文首先对直流微电网仿真平台中的电力电子电路进行了理论分析和数学建模，提出源储荷节点与直流电网接口的方法，利用小信号分析法建立源储荷变流器—Boost电路的数学模型。使用PSIM软件进行电路离线仿真，同时使用C代码在C Block模块中实现其数字仿真模型，通过比较二者的仿真结果验证数值迭代模型的正确性。以TMS320F28335数字信号控制器为计算核心，开发了局域网高速数据交换功能，利用TCP/IP协议来实现实时仿真数据的发送和接收，通过并口驱动DAC模块，实现了系统变量模拟输出，为实时仿真提供变量观测的接口。实验结果验证了电路数学模型的准确性及其使用分布式计算硬件进行实时数字仿真的可行性。

关键词：直流微电网，数学建模，PSIM，硬件在环仿真

目录

摘要

Abstract

1.-绪  论-1

1.1-直流微电网-1

1.1.1-微电网的背景及意义-1

1.1.2-直流微电网的结构和特点-1

1.2-硬件在环仿真-3

1.2.1-硬件在环仿真的发展-3

1.2.2-硬件在环仿真的形式-3

1.3-课题研究目标和内容-4

1.3.1-课题研究目标-4

1.3.2-课题研究内容-4

2.-直流微电网建模研究-7

2.1-直流电网骨架-7

2.1.1-直流电网骨架的特性-7

2.1.2-直流电网骨架的电路设计和模型建立-7

2.2-DC/DC变流器-9

2.2.1-Boost电路的选择和分析-9

2.2.2-Boost电路的模型建立-11

2.2.3-Boost电路的闭环控制-14

2.3-可中断负荷和可控储能系统-17

2.3.1-可中断负荷原理及电路模型-17

2.3.2-可控储能系统原理和电路模型-18

2.4-本章小结-19

3.-离线电路与代码仿真验证-20

3.1-模拟用户用电与直流电网骨架互联-20

3.1.1-电路设计与分析-20

3.1.2-C Block设计与分析-21

3.1.3-电路与C Block仿真结果验证-22

3.2-Boost变换器-24

3.2.1-Boost开环电路设计与C Block搭建-24

3.2.2-Boost电压环C Block搭建-26

3.2.3-Boost电流环C Block搭建-27

3.2.4-Boost双闭环C Block搭建-28

3.3-发电节点与直流电网骨架互联-29

3.3.1-电路设计与分析-29

3.3.2-C Block设计与分析-30

3.4-本章小结-32

4.-数字信号控制器的程序设计与实验验证-34

4.1-程序设计-34

4.1.1-数据通信-34

4.1.2-DA转换-36

4.2-实验验证-37

4.2.1-模拟用户用电与直流电网骨架互联实验-37

4.2.2-发电节点与直流电网骨架互联实验-38

4.3-本章小结-40

5.-全文总结与展望-41

5.1-全文总结-41

5.2-展望-41

致 谢-42

参考文献-43