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双馈风电场站发电单元FPGA并行仿真策略及实施路径研究

目录

一、内容概括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1.1风电发展现状分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.1.2并行仿真技术重要性阐述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

1.1.3双馈发电单元特性概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

1.2.1国外相关技术进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

1.2.2国内研究工作综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

1.2.3现有技术存在问题分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

1.3主要研究内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

1.4技术路线与论文结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

二、双馈风电场站发电单元系统建模．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

2.1发电单元主电路拓扑构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

2.1.1永磁同步电机模型建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

2.1.2变流器拓扑结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

2.1.3控制系统框图绘制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

2.2发电单元数学模型推导．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

2.2.1电机侧数学方程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

2.2.2变流器侧数学方程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

2.2.3控制策略数学描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

2.3基于FPGA的系统行为建模．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

2.3.1模型行为化表示方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

2.3.2基于硬件描述语言的建模．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

三、FPGA并行仿真平台构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

3.1仿真平台总体架构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42

3.1.1并行仿真硬件环境配置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

3.1.2仿真软件框架搭建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

3.1.3仿真任务调度机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

3.2硬件描述语言实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49

3.2.1模块化HDL设计方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

3.2.2信号传输与时序控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

3.2.3仿真接口电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

3.3软件仿真工具集成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

3.3.1仿真驱动程序开发．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55

3.3.2数据采集与监控系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57

3.3.3仿真结果可视化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59

四、并行仿真策略研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60

4.1发电单元并行仿真需求分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．