本技術(shù)涉及儲能仿真設(shè)備領(lǐng)域，尤其是涉及一種高壓直掛儲能系統(tǒng)仿真裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著對儲能技術(shù)的日益增長的需求，以及對電網(wǎng)穩(wěn)定性和靈活性的要求，為了平衡電力網(wǎng)絡(luò)中的負荷和供應之間的差異，提高電力系統(tǒng)的效率和可靠性，高壓直掛儲能系統(tǒng)逐漸成為各個儲能廠家重點研究對象。目前高壓直掛儲能系統(tǒng)在6kv、10kv在新能源配儲、電網(wǎng)側(cè)、大型工商業(yè)都有成熟應用，35kv電壓等級的高壓直掛儲能已有多個示范工程且成為多個廠商的重點研究對象。高壓直掛儲能是高壓大容量儲能的一種比較特殊的結(jié)構(gòu)，通過無變壓器模式接入交流電網(wǎng)，采用眾多小功率、小電量的儲能單元構(gòu)成一套大功率、大電量的儲能系統(tǒng)。

2、儲能控制器是整個高壓直掛儲能系統(tǒng)的運行控制中樞，對系統(tǒng)的正?？煽窟\行非常重要。高壓直掛儲能系統(tǒng)通常電壓等級高、功率容量大、級聯(lián)子模塊多、開關(guān)數(shù)量多、電池系統(tǒng)占用體積龐大，基于實物平臺測試成本高、危險系數(shù)高、工程復雜，在物理原型上進行測試與調(diào)試較為困難，且往往難展現(xiàn)一些非正常的運行工況，如電網(wǎng)的電壓波動、頻率偏移等；因此對于高壓直掛儲能控制器來說，通過能模擬實際系統(tǒng)的各種運行工況的實時仿真裝置進行測試就非常必要了。

3、由于利用實時仿真裝置測試具有容易測試各種工況，安全、易實現(xiàn)測試自動化等優(yōu)點，這樣的測試方式已經(jīng)在很多應用得到使用。

4、但對于高壓直掛儲能系統(tǒng)來說，其實時仿真測試主要有如下挑戰(zhàn)；

5、一、高壓直掛儲能系統(tǒng)通常包含幾百個電力電子器件，常規(guī)實時仿真裝置無法精確模擬，為了保證實時仿真的精確，這要求實時仿真裝置具備極小的仿真步長，通常是幾微秒級別。

6、二、高壓直掛儲能系統(tǒng)與控制器之間數(shù)據(jù)交互信息非常多，不能采用傳統(tǒng)的物理io接線形式去實現(xiàn)交互；

7、三，每個廠家的控制器的通信協(xié)議均不相同，導致二次開發(fā)周期較長、效率較低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種高壓直掛儲能系統(tǒng)仿真裝置，支持用戶能夠高精度、低延遲地并行仿真大規(guī)模的高壓直掛儲能系統(tǒng)。

2、本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一種高壓直掛儲能系統(tǒng)仿真裝置，包括相互通信連接的仿真裝置上位機和實時仿真裝置，所述高壓直掛儲能系統(tǒng)仿真裝置還包括協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置和用戶控制器，所述實時仿真裝置包括搭載儲能電池模型的cpu處理器和搭載級聯(lián)拓撲模塊的fpga芯片，所述cpu處理器通信連接所述fpga芯片，所述實時仿真裝置通過協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置和物理io接口通信連接所述用戶控制器。

4、進一步地，所述cpu處理器和fpga芯片之間通過pcie高速通信。

5、進一步地，所述cpu處理器為8核3.8ghzcpu處理器。

6、進一步地，所述fpga芯片為ultrascaleku115型號。

7、進一步地，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置通過光纖通信連接實時仿真裝置和用戶控制器。

8、進一步地，所述實時仿真裝置通過以太網(wǎng)連接所述仿真裝置上位機。

9、進一步地，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置通過以太網(wǎng)連接有協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置上位機。

10、進一步地，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置封裝在殼體內(nèi)，該殼體為方形結(jié)構(gòu)，所述殼體內(nèi)設(shè)有光纖接口，光纖通過光模塊連接光纖接口。

11、進一步地，所述殼體的頂部和底部均設(shè)有陣列式分布的散熱孔，所述殼體內(nèi)還安裝有渦輪風扇，所述光纖接口位于渦輪風扇的散熱區(qū)域內(nèi)。

12、進一步地，所述用戶控制器還通過can總線通信連接所述實時仿真裝置。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：

14、(1)本實用新型考慮到高壓直掛儲能系統(tǒng)通常包含幾百個電力電子器件，常規(guī)實時仿真裝置無法精確模擬的問題，提出將高壓直掛儲能系統(tǒng)的海量儲能電池模型與拓撲中的級聯(lián)模塊分別運行在仿真器的cpu和fpga中，仿真器的多核高性能cpu以及強大的fpga能力支持用戶能夠高精度、低延遲地并行仿真大規(guī)模的高壓直掛儲能系統(tǒng)；

15、設(shè)置光纖協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置進行實時仿真裝置和用戶控制器之間的通信，支持用戶通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器上位機靈活自定義協(xié)議，輕松實現(xiàn)不同光纖協(xié)議轉(zhuǎn)換。

16、(2)本實用新型使用光纖通信代替物理i/o口，可實現(xiàn)無損、低干擾的海量數(shù)據(jù)傳遞；光纖協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置配置16路sfp+萬兆接口，能夠?qū)崿F(xiàn)大量數(shù)據(jù)的高速、低干擾、低損耗傳遞。

17、(3)本實用新型對實時仿真裝置的殼體頂部和底部均設(shè)置陣列式分布的散熱孔，同時底部增加一個散熱風扇子板，增加了光口連接器部分空氣流通，有效降低溫度提升，保證光纖模塊穩(wěn)定、可靠運行。

技術(shù)特征：

1.一種高壓直掛儲能系統(tǒng)仿真裝置，包括相互通信連接的仿真裝置上位機(1)和實時仿真裝置(2)，其特征在于，所述高壓直掛儲能系統(tǒng)仿真裝置還包括協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置(3)和用戶控制器(4)，所述實時仿真裝置(2)包括搭載儲能電池模型的cpu處理器(21)和搭載級聯(lián)拓撲模塊的fpga芯片(22)，所述cpu處理器(21)通信連接所述fpga芯片(22)，所述實時仿真裝置(2)通過協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置(3)和物理io接口通信連接所述用戶控制器(4)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓直掛儲能系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，所述cpu處理器(21)和fpga芯片(22)之間通過pcie高速通信。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓直掛儲能系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，所述cpu處理器(21)為8核3.8ghzcpu處理器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓直掛儲能系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，所述fpga芯片(22)為ultrascaleku115型號。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓直掛儲能系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置(3)通過光纖通信連接實時仿真裝置(2)和用戶控制器(4)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓直掛儲能系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，所述實時仿真裝置(2)通過以太網(wǎng)連接所述仿真裝置上位機(1)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓直掛儲能系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置(3)通過以太網(wǎng)連接有協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置上位機(5)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓直掛儲能系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置(3)封裝在殼體(31)內(nèi)，該殼體(31)為方形結(jié)構(gòu)，所述殼體(31)內(nèi)設(shè)有光纖接口(32)，光纖通過光模塊連接光纖接口(32)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高壓直掛儲能系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，所述殼體(31)的頂部和底部均設(shè)有陣列式分布的散熱孔(311)，所述殼體(31)內(nèi)還安裝有渦輪風扇(33)，所述光纖接口(32)位于渦輪風扇(33)的散熱區(qū)域內(nèi)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓直掛儲能系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，所述用戶控制器(4)還通過can總線通信連接所述實時仿真裝置(2)。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及一種高壓直掛儲能系統(tǒng)仿真裝置，包括相互通信連接的仿真裝置上位機和實時仿真裝置，高壓直掛儲能系統(tǒng)仿真裝置還包括協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置和用戶控制器，實時仿真裝置包括搭載儲能電池模型的CPU處理器和搭載級聯(lián)拓撲模塊的FPGA芯片，CPU處理器通信連接FPGA芯片，實時仿真裝置通過協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置、物理IO接口和/或CAN總線通信連接用戶控制器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)支持用戶能夠高精度、低延遲地并行仿真大規(guī)模的高壓直掛儲能系統(tǒng)，且支持實現(xiàn)不同光纖協(xié)議轉(zhuǎn)換。

技術(shù)研發(fā)人員：許冠軍,汪新星,王小山,劉旭
受保護的技術(shù)使用者：上海遠寬能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240516
技術(shù)公布日：2024/12/23