[發(fā)明專利]有效值阻抗模擬方法及裝置和有效值阻抗模擬用程序

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 02128640.X
• 申請(qǐng)日: 2002-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN1399388A
• 公開（公告）日: 2003-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 藤本康;德原克久;三間均;佐藤信之
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三菱電機(jī)株式會(huì)社;東京電力株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H02J3/01
• 分類號(hào): H02J3/01
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王以平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模擬通過有效值阻抗提供其特性的電氣元件的有效值阻抗模擬方法及其裝置、以及用于在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)的有效值阻抗模擬用程序。

背景技術(shù)

通常，在電路的過渡現(xiàn)象分析方法中，存在用有效值表示電路中流動(dòng)的電流、電壓的情況(參考文獻(xiàn)1：H.W.Dommel和N.Sato，“快速瞬態(tài)穩(wěn)定性解決方案”，IEEE?Trans.，電源設(shè)備系統(tǒng)，PAS-91，1643(1972))。這是假定電路上的電流、電壓是某一頻率(額定頻率)的交流時(shí)進(jìn)行計(jì)算的。由于這種分析是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行的，因此稱為數(shù)字仿真。特別地，因?yàn)殡娏鳌㈦妷河糜行е当硎荆虼朔Q為有效值數(shù)字仿真。包含進(jìn)行這些分析的計(jì)算機(jī)裝置的情況稱為有效值數(shù)字仿真器。

在電路的電流、電壓不能用一定頻率的交流表示的情況下，不用有效值數(shù)字仿真方法，用下面的2種方法。

第1種方法是用電流、電壓等瞬時(shí)值表示的數(shù)值電路分析(仿真)。作為以瞬時(shí)值為對(duì)象的電路分析的例子可舉出EMPP(參考文獻(xiàn)2：“電力系統(tǒng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)仿真”，雨谷明弘編著，OHM9月號(hào)別冊(cè)，1998年9月，aom社)。在這種分析方法中，流過電路的電流、電壓不需要是恒定的交流電壓，和有效值數(shù)字仿真相比，可進(jìn)行更寬范圍的電路網(wǎng)過渡現(xiàn)象分析。這種分析稱為瞬時(shí)值數(shù)字仿真，包含裝置的情況稱為瞬時(shí)值數(shù)字仿真器。

第2種方法是物理地作成具有與分析對(duì)象的電路相同特性的模型等價(jià)電路網(wǎng)、由此解析過渡現(xiàn)象的方法。與數(shù)字仿真相對(duì)應(yīng)，這稱為模擬仿真。

在這種狀況下，需要將用有效值阻抗表示的電氣元件和瞬時(shí)值仿真組合起來進(jìn)行過渡現(xiàn)象分析，也需要將用有效值阻抗表示的電氣元件和物理作成的電路網(wǎng)(模擬仿真)組合起來進(jìn)行電路網(wǎng)的過渡現(xiàn)象分析。

對(duì)于這種需要，在現(xiàn)有技術(shù)中，通過單純的從動(dòng)元件組合作成具有與目標(biāo)有效值阻抗相等的有效值阻抗的電氣元件，利用可從外部控制的電壓源、電流源通過調(diào)整其大小進(jìn)行對(duì)應(yīng)。

例如，考慮頻率為50HZ、有效值阻抗為10+10jΩ的電氣元件在瞬時(shí)值仿真中表現(xiàn)的狀況和作為用于和模擬仿真器連接的物理電路來實(shí)現(xiàn)。

作為現(xiàn)有的方法之一，考慮用圖7所示的電阻601和電感(線圈)602的串聯(lián)電路作為等價(jià)電路。在數(shù)字仿真器中，對(duì)于圖7的LR元件，適用通常的模型化方法(例如參考文獻(xiàn)2)。

但是，在該方法中，主要存在2個(gè)問題。

一個(gè)問題在于該電路的過渡現(xiàn)象特性。例如考慮包含圖7電路的圖8的電路。在圖8中，701是有效值阻抗模擬裝置，702是開關(guān)，703是外部電壓源，704、705是地，706是連接點(diǎn)(節(jié)點(diǎn))。

目前，打開開關(guān)702時(shí)，在圖中的節(jié)點(diǎn)706的點(diǎn)上產(chǎn)生非常高的電壓。這種特性最好不用于僅提供50Hz的復(fù)數(shù)阻抗的電路。在計(jì)算機(jī)上的數(shù)字仿真中使用該等價(jià)電路時(shí)，可能變成數(shù)值不穩(wěn)定的原因。在作為物理電路實(shí)現(xiàn)的情況下，可能由于高電壓造成電路故障等。

另一個(gè)問題是，盡管這是所需要的，但在有效值阻抗隨時(shí)間變化時(shí)難以實(shí)現(xiàn)其變化。例如考慮模擬時(shí)刻t＜0時(shí)有效值阻抗為10+10jΩ、時(shí)刻t≥0時(shí)有效值阻抗為10-10jΩ的電路。這在時(shí)刻t＜0時(shí)用圖7電路表示，在時(shí)刻t≥0時(shí)用圖9的電路表示。

在圖9中，801是電阻，802是電容。在計(jì)算機(jī)上的基于瞬時(shí)值的數(shù)值仿真中進(jìn)行時(shí)，在時(shí)刻t＝0時(shí)，產(chǎn)生如何向電容802充電的電荷初始化問題。

作為物理電路實(shí)現(xiàn)這種表示方法時(shí)，需要準(zhǔn)備2個(gè)實(shí)際的線圈和電容，例如需要準(zhǔn)備圖10那樣的電路。

在圖10中，901是電阻，902是電感(線圈)，903是電容，904是轉(zhuǎn)換開關(guān)。圖10的情況也需要首先給電容903充電，此時(shí)的充電量及其方法就會(huì)成為問題。有效值阻抗在多個(gè)時(shí)間序列中變化時(shí)，在物理電路中難以實(shí)現(xiàn)這種方式。

作為除此之外的現(xiàn)有方法，還有用電壓源、電流源表示有效值阻抗的方法。

例如，在圖11所示的電壓源中，考慮以控制電壓源的大小作為目的模擬有效值阻抗Z。在圖11中，1001是電壓源，1002是電壓源指示值計(jì)算部件。