[發(fā)明專利]一種自適應(yīng)三相PWM變流器的建模方法和裝置

在審

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• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111143988A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王磊;李夢迪;崔勇;趙樂;馮煜堯
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué);國網(wǎng)上海市電力公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 苗娟

一種自適應(yīng)三相PWM變流器的建模方法和裝置，可解決現(xiàn)有的方法很難在保證三相PWM變流器系統(tǒng)仿真精度的同時控制仿真速度不至于過長的技術(shù)問題。包括確定三相PWM變流器系統(tǒng)的基本動力學(xué)方程；建立三相PWM變流器狀態(tài)空間平均模型；將系統(tǒng)網(wǎng)端電壓幅值作為切換模型的依據(jù)；通過設(shè)定紋波精度極限值來控制模型仿真精度。本發(fā)明利用KBM平均理論求取三相PWM變流器系統(tǒng)狀態(tài)變量x的平均值；通過設(shè)定紋波精度極限值σ來控制模型的仿真精度，在系統(tǒng)仿真的過程中，直接求取了系統(tǒng)狀態(tài)變量的紋波值εφ₁或εφ₁+ε²φ₂，為以后分析系統(tǒng)紋波提供便利。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力產(chǎn)業(yè)中的三相PWM變流器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自適應(yīng)三相PWM變流器的建模方法和裝置。

背景技術(shù)

近些年國內(nèi)外對于分布式電源的研究愈發(fā)深入，使得其在當(dāng)今電網(wǎng)中的滲透率也愈發(fā)增高。通常分布式電源在接入電網(wǎng)時需要先經(jīng)過變流器進行電能轉(zhuǎn)換，由此導(dǎo)致大量的變流器也介入了電網(wǎng)系統(tǒng)。變流器，尤其是三相PWM變流器是一種強非線性元件，其強非線性主要來源于其內(nèi)部的開關(guān)元件。開關(guān)元件的導(dǎo)通關(guān)斷動作是一種間斷動作，會導(dǎo)致諧波的產(chǎn)生。因此大量的變流器接入電網(wǎng)會將諧波引入電網(wǎng)，由此導(dǎo)致電網(wǎng)電壓幅值和頻率的波動，從而影響到整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。因此為了研究變流器，特別是三相PWM變流器的接入對電網(wǎng)運行的影響，需要對其進行高效精準(zhǔn)的建模仿真。

目前用于對三相PWM變流器進行建模的主要方法有：KBM平均法、零階狀態(tài)空間平均法、廣義狀態(tài)空間平均法、分段狀態(tài)空間平均法等等。由于三相PWM變流器系統(tǒng)的電磁暫態(tài)仿真時間尺度是微秒級別的，上述的方法很難在保證三相PWM變流器系統(tǒng)仿真精度的同時控制仿真速度不至于過長。常用的零階狀態(tài)空間平均模型的仿真速度較快但很難保證精度；廣義狀態(tài)空間平均法可通過展開狀態(tài)變量的高階傅立葉級數(shù)提高仿真精度，但相對地仿真時間消耗大。總的來說，現(xiàn)有的模型中鮮有在電磁暫態(tài)情況下實現(xiàn)三相PWM變流器快速精準(zhǔn)的仿真模型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的一種自適應(yīng)三相PWM變流器的建模方法和裝置，可解決現(xiàn)有的方法很難在保證三相PWM變流器系統(tǒng)仿真精度的同時控制仿真速度不至于過長的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種自適應(yīng)三相PWM變流器的建模方法，包括：

S100、確定三相PWM變流器系統(tǒng)的基本動力學(xué)方程；

S200、以基本動力學(xué)方程為基礎(chǔ)，建立三相PWM變流器系統(tǒng)狀態(tài)空間平均模型；

S300、通過設(shè)定紋波精度極限值來控制所述三相PWM變流器系統(tǒng)狀態(tài)空間平均模型仿真時的精度。

進一步的，所述步驟S300之前還包括當(dāng)系統(tǒng)運行狀態(tài)發(fā)生穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)轉(zhuǎn)變時，將系統(tǒng)網(wǎng)端電壓幅值作為切換所述三相PWM變流器系統(tǒng)狀態(tài)空間平均模型的依據(jù)。

進一步的，所述S100確定三相PWM變流器系統(tǒng)的基本動力學(xué)方程；

具體包括：

三相PWM變流器系統(tǒng)的基本動力學(xué)方程，如(1)式所示：

式(1)中，x為變流器系統(tǒng)的狀態(tài)變量；為狀態(tài)變量x的導(dǎo)數(shù)；f(t，x)是關(guān)于時間t和狀態(tài)變量x的函數(shù)；x(0)為狀態(tài)變量x初值；ε是一個描述擾動的小參量；a為狀態(tài)變量x初始值。

所述S300通過設(shè)定紋波精度極限值來控制所述三相PWM變流器系統(tǒng)狀態(tài)空間平均模型仿真時的精度；

具體通過運用KBM平均法來控制模型精度，其基本方程為：