本發明涉及數字物理混合仿真領域，尤其涉及一種仿真接口控制方法及系統。

背景技術：

1、隨著光伏、風電、儲能、電動汽車充電樁等分布式資源的大規模集群接入，以及電力電子裝置的廣泛使用，新型配電系統呈現高比例新能源、高比例電力電子設備的“雙高”特性，源-荷強不確定性以及源-網-荷高度電力電子化等特征日益凸顯。因此，亟需對新型配電系統的運行特性與其對電網特性的影響進行研究。

2、功率硬件在環仿真(powerhardwarein-the-loop，phil)專注于對控制硬件與真實物理組件的仿真，能夠有效測試電力電子設備和電力系統硬件，使得其成為數字物理混合仿真應用于電力系統仿真中的重要工具。

3、理想變壓器模型(idealtransformermodel，itm)算法是最先提出的接口算法，目前已廣泛應用于電力系統的phil仿真中。然而現有的一些對于itm接口延時的補償方法，大多只適用于傳統的亦或是新能源滲透率較低的電力系統仿真，針對復雜的具有“雙高”特性的新型配電系統仿真場景，其計算步驟繁瑣且復雜，會增加系統的復雜和耦合程度，從而無法快速實現信號的追蹤補償，消除時間延遲所帶來的誤差，容易導致系統發生失穩。

技術實現思路

1、有鑒于此，為了解決現有itm接口延時補償方法無法同時滿足仿真實時性和穩定性的問題，第一方面，本發明提出一種仿真接口控制方法，所述方法包括以下步驟：

2、對新型配電系統分別搭建數字側子系統與物理側子系統，然后：在數字側子系統電路引入受控電流源以及在物理側子系統電路引入受控電壓源，其中，受控電流源的控制信號為物理側子系統的輸出電流信號，受控電壓源的控制信號為數字側子系統的輸出電壓信號；

3、實時采集同一周波內數字側子系統的輸出電壓信號與物理側子系統中受控電壓源的輸入電壓信號，提取輸出、輸入電壓信號的基波相位，并作差得到電壓相位差；

4、基于電壓相位差，采用無差拍控制器對輸出、輸入電壓信號的誤差進行延時補償，以消除信號的跟蹤誤差；

5、無差拍控制器的原理即利用下一控制周期的指令電壓預測值以及當前控制周期的電壓信號和電流信號，來計算得到當前控制周期的數字側子系統電路的輸出電壓信號，從而達到數字側子系統和物理側子系統的電壓相位差為零的目標。

6、無差拍控制器包括了一個狀態觀測器和一個重復預測型觀測器，在上一控制周期采樣得到電壓相位差，由狀態觀測器給出當前周期的數字側子系統等效電壓源電壓信號和輸出電流信號，由重復預測型觀測器提供下一控制周期的指令電壓預測值，從而計算出當前周期的指令電壓，即數字側子系統的輸出電壓信號；

7、第二方面，本發明還提出了一種仿真接口控制系統，所述系統包括：

8、系統搭建單元，對新型配電系統分別搭建數字側子系統與物理側子系統，然后：在數字側子系統電路引入受控電流源以及在物理側子系統電路引入受控電壓源，其中，受控電流源的控制信號為物理側子系統的輸出電流信號，受控電壓源的控制信號為數字側子系統的輸出電壓信號；

9、信號采集單元，實時采集同一周波內數字側子系統的輸出電壓信號與物理側子系統中受控電壓源的輸入電壓信號，提取輸出、輸入電壓信號的基波相位，并作差得到電壓相位差；

10、信號補償單元，基于電壓相位差，采用無差拍控制器對輸出、輸入電壓信號的誤差進行延時補償，以消除信號的跟蹤誤差。

11、無差拍控制器，包括一個狀態觀測器和一個重復預測型觀測器，在上一控制周期采樣得到電壓相位差，由狀態觀測器給出當前周期的數字側子系統等效電壓源電壓信號和輸出電流信號，由重復預測型觀測器提供下一控制周期的指令電壓預測值，從而計算出當前周期的指令電壓，即數字側子系統的輸出電壓信號。

12、基于上述方案，本發明提供了一種仿真接口控制方法及系統，采用了無差拍控制思想，其結合svpwm、預測控制等技術，應用在電力系統的逆變器控制、永磁同步電機控制當中，本發明所提方法面向高滲透率新能源、高比例電力電子裝置的新型配電系統的功率硬件在環仿真接口補償場景，拓展了無差拍控制算法的理論與工程應用范圍；此外，本方法所應用的重復控制，通過設置周期積分環節系數來對每一控制周期的誤差進行積分，將誤差按周期累積并通過積分形式調整輸出電壓信號，避免重復預測計算時因不能完全消除預測誤差而導致補償量的無限制增加，提升了接口延時補償的可靠性和穩定性；最后，通過狀態觀測器來采集電壓/電流信號，對于具有高滲透率新能源并網、高比例電力電子器件接入的新型配電系統仿真場景，狀態觀測器能夠提供更加靈活和精確的估計，更好應對高頻擾動和系統的頻率、相位、電壓等參數的快速動態變化，從而提高系統仿真的實時性和精度。

技術特征：

1.一種仿真接口控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求2所述一種仿真接口控制方法，其特征在于，所述重復預測型觀測器的計算如下所示：

3.根據權利要求1所述一種仿真接口控制方法，其特征在于，所述面向配對系統，搭建數字側子系統和物理側子系統這一步驟，還包括：

4.根據權利要求3所述一種仿真接口控制方法，其特征在于，所述在所述數字側子系統電路與物理側子系統電路的分區切割點，加入受控電源進行連接這一步驟，還包括：

5.根據權利要求4所述一種仿真接口控制方法，其特征在于，所述基于所述電壓相位差，通過所述無差拍控制器對所述數字側子系統的輸出電壓信號和所述物理側子系統的輸入電壓信號進行延時補償這一步驟，其具體包括：

6.一種仿真接口控制系統，其特征在于，包括：

技術總結
本發明公開了一種仿真接口控制方法及系統，該方法包括：對新型配電系統分別搭建數字側子系統與物理側子系統，然后：在數字側子系統電路引入受控電流源以及在物理側子系統電路引入受控電壓源；實時采集同一周波內數字側子系統的輸出電壓信號與物理側子系統中受控電壓源的輸入電壓信號，提取輸出、輸入電壓信號的基波相位，并作差得到電壓相位差；基于電壓相位差，采用無差拍控制器對輸出、輸入電壓信號的誤差進行延時補償，以消除信號的跟蹤誤差，其中，無差拍控制器包括狀態觀測器和重復預測型觀測器。通過使用本發明，能夠在實現接口延時補償的同時滿足仿真的實時性和穩定性。本發明可廣泛應用于數字物理混合仿真領域。

技術研發人員：陳揚宇,王裕,余梓涵,林炯濤,戴觀紅,陳芊含
受保護的技術使用者：廣東工業大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24