[發(fā)明專利]一種電路模型的實時仿真方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109782625A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設計）人: 孫麗敬;吳鳴;盛萬興;劉海濤;張海;李蕊;于輝;鄭楠;季宇;呂志鵬;宋振浩;劉國宇;藺圣杰;趙婷;熊雄;李冬森;李運兵;余述良;劉俊;曾光
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國網安徽省電力有限公司金寨縣供電公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發(fā)明提供了一種電路模型的實時仿真方法及系統(tǒng)，包括：針對電路系統(tǒng)中開關量的分布情況，將整個系統(tǒng)解耦成多個子網絡；基于設定的狀態(tài)空間方程，采用并行計算方式分別對各子網絡進行計算，獲得各個子網絡對應的等效電路；基于各個子網絡的等效電路，進行聯(lián)合仿真實現(xiàn)所述電路系統(tǒng)的實時仿真，將電路進行解耦后，電路的狀態(tài)空間方程被分為若干個小的狀態(tài)空間方程，不僅縮減了使用內存空間及計算量，而且當電路開關狀態(tài)發(fā)生變化時，無需對狀態(tài)空間方程進行重新求解，大大加快了仿真速度。

技術領域

本發(fā)明涉及直流變換器領域，具體涉及一種電路模型的實時仿真方法及系統(tǒng)。

背景技術

實際的電路通常由電器元件根據電路原理連接而成，通過仿真解決問題已經成為一種必要途徑，但有些電路模型連接關系錯綜復雜，要實現(xiàn)實時仿真也不容易，例如在電路中為了解決系統(tǒng)效率引入的直流變換器，直流變換器是一種將直流電能變換成負載所需的電壓或電流可控的直流電能的電力電子裝置。它通過對電力電子器件的快速通斷控制而把恒定的直流電壓斬成一系列的脈沖電壓，通過控制占空比的變化來改變這一脈沖系列的脈沖寬度，以實現(xiàn)輸出電壓平均值的調節(jié)，再經輸出濾波器濾波，在被控負載上得到電流或電壓可控的直流電能。

全橋直流變換器是直流變換器的一種，適用于高壓大功率直流輸電領域，而且可以充分利用變壓的參數，在全負載范圍內均能保證軟開關工作狀態(tài)，并且具有恒壓調節(jié)能力，具有較高的效率。隨著高壓直流輸電技術得到了廣泛的發(fā)展，直流變換器是高壓直流輸電技術研究中的重點，原因在于直流變換器作為電力電子變壓器的關鍵環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)整個網絡電壓穩(wěn)定功率平衡的關鍵且控制策略較難，當系統(tǒng)出現(xiàn)大規(guī)模直流變換器并網時，由于開關量太大，整個系統(tǒng)只能作為一個狀態(tài)空間方程對系統(tǒng)進行計算，該方法將需要較大的內存空間及計算量，且難以實現(xiàn)模型的實時化仿真，這給直流變換器的研究帶來不便。

發(fā)明內容

為了解決現(xiàn)有技術中所存在的由于開關量太大，整個系統(tǒng)只能作為一個狀態(tài)空間方程對系統(tǒng)進行計算，需要較大的內存空間及計算量，且難以實現(xiàn)模型的實時化仿真的不足，本發(fā)明提供一種電路模型的仿真方法及系統(tǒng)。采用分核解耦的方式，針對模型中不同工況的全橋直流變換器拓撲結構進行開關量重組，并且分核計算，這樣即可以解決開關量太大模型不能實時化的問題，還可以增大仿真模型的計算效率。

本發(fā)明提供的技術方案是：一種電路模型的實時仿真方法，包括：

針對電路系統(tǒng)中開關量的分布情況，將整個系統(tǒng)解耦成多個子網絡；

基于設定的狀態(tài)空間方程，采用并行計算方式分別對各子網絡進行計算，獲得各個子網絡對應的等效電路；

基于各個子網絡的等效電路，進行聯(lián)合仿真實現(xiàn)所述電路系統(tǒng)的實時仿真。

優(yōu)選的，所述基于設定的狀態(tài)空間方程，采用并行計算方式分別對各子網絡進行計算，獲得各個子網絡對應的等效電路，包括：

將各子網絡的運行參數帶入設定的狀態(tài)空間方程，獲得各個子網絡對應的等效電路方程；

基于多處理器采用高階積分算法對所述等效電路方程進行并行計算，獲得各子網絡的等效電路。

優(yōu)選的，所述狀態(tài)空間方程，如下列所示：

y＝C_nx+D_nu

式中：輸入向量；y：輸出向量；x：電路模型中的狀態(tài)變量；u：電流或電壓變量；A_n：矩陣A；B_n：矩陣B；C_n：矩陣C；D_n：矩陣D；n：系數矩陣的階數。

優(yōu)選的，所述等效電路方程，如下式所示：