[發明專利]電力電子開關插值實時仿真方法

有效

• 申請號: 201410648108.1
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN104462661B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 汪可友;黃宇鵬;李國杰;江秀臣;韓蓓;馮琳;杭麗君
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙)31317
• 代理人: 張寧展

1.一種電力電子開關插值實時仿真方法，其特征在于，該方法包括步驟如下：

步驟1、電力系統初始化:

輸入仿真網絡相關參數，包括1)對待仿真網絡進行編號，根據編號記錄支路位置以及支路元件電阻、電感的參數值；2)電源的接入節點、幅值、頻率、初始相位；3)記錄電力電子器件在網絡中的位置以及根據電力電子器件模型每個開關元件的等效電阻、電容參數值；輸入仿真時間相關參數，包括仿真步長Δt、仿真總時長T_max；輸入電力電子器件的控制信號,根據不同的電力電子元件輸入不同的控制信號，若為自然換向型器件，則控制信號為器件所在支路的電壓電流方向；若為強制換向型器件，則控制信號為根據不同的調制方式得出的開關方波；

步驟2、形成節點導納矩陣G：

利用梯形積分法對網絡元件進行差分化，形成等效節點導納矩陣G；

步驟3、判斷仿真是否達到仿真總時間T_max,當達到仿真總時間T_max,轉入步驟9,否則進入步驟4；

步驟4、電磁暫態仿真計算：

步驟4.1、根據電力電子器件控制信號，判斷當前仿真步長中待仿真網絡電力電子器件的通斷情況:若判斷電力電子器件的通斷情況發生變化，進入步驟4.2,否則進入步驟5；

步驟4.2、基于后向歐拉-梯形權重積分法的電力電子開關插值算法，當前仿真時刻為t_c，步驟如下：

步驟4.2.1、根據不同的電力電子開關元件類型確定元件開關準確時間:若為自然換向型器件，利用線性插值法根據該t_c時刻控制變量信號與上一時刻控制變量信號計算元件動作自然過零點t₀，若為強制換向型器件，則根據控制信號得到元件動作自然過零點t₀，引入變量x＝(t₀-t_c)/Δt表示該t₀時刻在該步長中的相對位置，同時利用等式[f(t₀)-f(t_c-Δt)]/x＝[f(t_c)-f(t_c-Δt)]得到該t₀時刻電路的相關狀態變量，并根據元件新的開關情況利用步驟2相同的方法重新形成節點導納矩陣G；

步驟4.2.2、采用半步長后項歐拉法進行系統狀態變量重新初始化過程，取半步長后系統中電感電壓、電容電流作為開關動作點t₀的電感電壓與電容電流，而t₀時間點處電感電流與電容電壓計算值保持不變；此時仿真重新回到t₀時刻，并重新判斷系統中是否有其他開關動作，若有,返回步驟4.2.1，若無,則進入下一步4.2.3；

步驟4.2.3、根據變量x，將下面的流程分為兩部分，定義權重積分因子θ，利用權重數值積分對仿真進行重新同步化：

當x∈[0,1/2]，下一步仿真將積分步長改為(x+1/2)Δt，利用后向歐拉-梯形權重積分法對電路元件進行差分化，形成節點導納矩陣,在下一步仿真采用半步長Δt/2后向歐拉法；

當x∈(1/2,1]，將積分步長改為xΔt進一步仿真，同樣利用權重法進行電路元件差分化，形成節點導納矩陣,然后以兩半步長后向歐拉法進行兩步仿真；

對電力電子開關動作處理結束，進入步驟5

步驟5、若電力電子器件通斷沒有發生變化，則令t＝t+Δt，計算支路Norton等效電流I；

步驟6、計算網絡節點注入電流，并求解節點電壓方程GU＝I；

步驟7、計算支路電壓、支路電流，并存儲相關結果；

步驟8、判斷仿真是否達到仿真總時間T_max，若未達到仿真總時間T_max,則返回步驟3,否則進入下一步；

步驟9、仿真結束。