[實用新型]一種能消除直流分量的功率型數模混合仿真系統

有效

• 申請號: 201520416176.5
• 申請日: 2015-06-16
• 公開（公告）號: CN204790352U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 曾杰;楊汾艷;李鑫;毛承雄;李蘭芳;陳曉科;陳迅;徐曉剛;安然然;趙艷軍;張遠;張弛;汪進鋒;黃嘉健;黃楊玨;蔡玲瓏;肖子龍;李俊林
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 何秋林;周克佑

技術領域

本實用新型涉及功率型數模混合仿真技術領域，具體涉及一種能消除輸入物理仿真子系統的信號中的直流分量的功率型數模混合仿真系統。

背景技術

為適應電力系統運行的新常態，數模混合仿真系統的研究受到越來越多的關注。數模混合仿真系統結合了數字仿真對大型系統和繼電保護設備快速、經濟仿真的優點，以及物理仿真準確模擬電力系統元件動態過程的優點。數模混合仿真系統分為兩個子系統：物理仿真子系統和數字仿真子系統。數模混合仿真接口為兩個仿真子系統提供統一協調的邊界條件，使得物理仿真子系統和數字仿真子系統可以聯合起來，形成一個數模混合仿真系統。

數模混合仿真系統中，數模混合仿真接口物理側的物理仿真接口與物理仿真子系統相連，采用電力電子變換器使得接口能夠實現大功率能量吞吐和四象限運行，并保證輸出端口跟蹤給定的電壓電流波形，是逆變器的一種應用形式。逆變器輸出電壓正負波形通常是不對稱的，原因包括：主電路中功率開關管導通時飽和壓降不同；控制系統中正弦調制波或三角載波存在直流分量，脈沖分配及死區形成電路不對稱，采用波形校正技術對脈寬進行動態調節及由于主電路中功率開關管關斷時的存儲時間不一致；逆變器脈寬調制信號在短路保護或關機時對驅動脈沖瞬時封鎖，工作周期不完整。可見，物理仿真接口在接收由數模混合仿真接口數字側的數字仿真接口下發的正弦電壓電流信號時，由于系統的動態調節會導致輸出給物理仿真子系統的電壓電流波形近似為正弦波，通常還含有直流分量。

物理仿真接口輸出的直流分量會給物理仿真子系統帶來諸多安全隱患。數模混合仿真接口物理側通過升壓變壓器連接物理仿真子系統是數模混合仿真系統的一種常用接法。物理仿真子系統在接有變壓器時，輸出至變壓器原方的電壓正負波形不對稱，正負半波伏秒值不等，形成直流偏磁，出現飽和勵磁電流，變壓器的損耗、噪聲增大，效率降低。另外，物理側逆變器接口采用H橋并聯形式，直流分量電壓會造成直流環流，降低均流效果。當數模混合仿真系統使用范圍進一步擴大后，直流分量會使非線性負載的電流嚴重不對稱，損害用電設備。

數模混合仿真接口開關頻率高，且多運行在暫態工況下，直流分量是制約數模混合仿真系統性能發揮的瓶頸。給數模混合仿真接口引入直流分量簡易消除裝置，可以在不改變系統整體工作特性的前提下，大幅度降低數模混合仿真接口物理側輸出中含有的直流分量。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種能消除數模混合仿真接口物理側輸出的直流分量的功率型數模混合仿真系統。

一種能消除直流分量的功率型數模混合仿真系統，包括數字仿真子系統、物理仿真子系統和數模混合仿真接口，所述數模混合仿真接口包括用于連接所述數字仿真子系統的數字仿真接口和用于連接所述物理仿真子系統的物理仿真接口，所述物理仿真接口通過變壓器與所述物理仿真子系統相連，其特征在于，所述數模混合仿真系統還包括直流分量簡易消除結構，所述直流分量簡易消除結構包括三相電阻和三相負電阻，所述三相電阻由三個電阻構成，所述三相負電阻由三個負電阻組成，所述電阻與所述負電阻的阻值相反，所述三相電阻分別串接在連于所述物理仿真接口與所述物理仿真子系統之間的三相線路中，相比于所述變壓器更靠近于所述數模混合仿真接口，所述三相負電阻設置在所述數字仿真子系統中，數字仿真子系統輸出的三相信號分別通過一個所述負電阻后輸出到所述數字仿真接口。

在物理仿真接口與物理仿真子系統之間增加三相電阻，用于大幅度降低數模混合仿真接口物理側輸出的信號中的直流電壓分量，在數字仿真子系統中增加三相負電阻，使數字仿真子系統的輸出通過所述三相負電阻后再輸出到所述數字仿真接口，用于抵消增加三相電阻對數模混合仿真系統整個拓撲結構的影響。

所述三相電阻的阻值Rv與同其相連的變壓器的原方繞阻的直流阻抗r的大小相關，為所述直流阻抗r的5～20倍。

作為較佳方式，所述三相電阻的阻值Rv為所述直流阻抗r的8～12倍。

所述三相電阻的阻值Rv與同其相連的變壓器的原方繞阻的直流阻抗r的大小相關，所述三相電阻的阻值Rv使所述物理仿真接口輸出的直流分量減小80％以上，優選減少90％以上。

為安全起見，所述三相電阻還應能在所述物理仿真接口輸出的額定電流、短時10倍額定電流的工況下安全運行。

所述負電阻由受控源和電阻構成。