[發(fā)明專利]一種電力電子開關(guān)恒導(dǎo)納模型建立方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011036925.3
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112199914A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許明旺;姚蜀軍;韓民曉
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06F30/3308;G06F17/16;G06F17/13;G06F111/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 崔玥

本發(fā)明公開的一種電力電子開關(guān)恒導(dǎo)納模型建立方法及系統(tǒng)，所述建立方法，首先在導(dǎo)通和關(guān)斷等效支路中分別引入電阻，形成具有阻尼作用的一階動態(tài)電路形式，進(jìn)而通過終值定理及對連續(xù)時間系統(tǒng)的特征根分析確定等效電路的最優(yōu)參數(shù)，提高精度，最后采用指數(shù)積分法建立預(yù)設(shè)工作狀態(tài)的電力電子開關(guān)電路的恒導(dǎo)納模型，因指數(shù)積分法具備的L?穩(wěn)定性，可有效抑制開關(guān)動作時的數(shù)值振蕩，因指數(shù)積分法具備的高階精度，又能實現(xiàn)開關(guān)動作前后仿真算法的一致性，避免了狀態(tài)切換帶來的復(fù)雜性，本發(fā)明提供了一種精度高、數(shù)值振蕩小且仿真簡單的電力電子開關(guān)恒導(dǎo)納開關(guān)模型建立方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子開關(guān)性能分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電力電子開 關(guān)恒導(dǎo)納模型建立方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，大規(guī)模新能源發(fā)電、高壓直流輸電技術(shù)，以及柔性交流輸電 (FACTS)技術(shù)快速發(fā)展，導(dǎo)致電網(wǎng)中電力電子裝置的比例快速提高，當(dāng)前電 網(wǎng)的電力電子化趨勢也越來越明顯。包含大量電力電子設(shè)備的換流系統(tǒng)的準(zhǔn) 確高效以及實時仿真對電網(wǎng)的研究非常重要。作為換流器的核心器件，開關(guān) 模型的暫態(tài)誤差以及數(shù)值積分算法的選取關(guān)系著電磁暫態(tài)仿真的效率，因此 研究換流器開關(guān)模型有著重要的意義。

在電磁暫態(tài)仿真算法中，后退歐拉法雖然不會帶來非原生數(shù)值振蕩，但 是計算精度較低。常用的隱式梯形積分法一般僅具有A-穩(wěn)定，開關(guān)動作時 存在因非狀態(tài)量突變而引起的非原生數(shù)值振蕩問題。因此，現(xiàn)有的仿真過程 中，一般在沒有開關(guān)動作時采用隱式梯形積分法，而在動作時切換為后退歐 拉法，但這又增加了仿真的復(fù)雜性。

一種基于響應(yīng)匹配的換流器恒導(dǎo)納建模方法，該方法基于連續(xù)和離散系 統(tǒng)零、極點響應(yīng)匹配原理，采用含參數(shù)化歷史電流源的恒導(dǎo)納開關(guān)模型，并 將其視為線性離散時間系統(tǒng)進(jìn)行分析。但是該方法中，歷史電流由電壓和電 流兩項構(gòu)成，在開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷時會存在因非狀態(tài)量突變而引起的非原生數(shù) 值振蕩(類似隱式梯形積分存在的問題)。

一種基于參數(shù)化歷史電流源的廣義小步長模型，通過參數(shù)設(shè)置消除了開 關(guān)模型初始暫態(tài)誤差，較好地解決了虛擬功率損耗的問題，但是該模型沒有 解決非原生數(shù)值振蕩問題。

基于傳統(tǒng)小步長開關(guān)模型，提出采用合理參數(shù)設(shè)置的方法來消除虛擬損 耗的問題。但是由于該模型的支路差分方程存在非狀態(tài)量，無法抑制數(shù)值振 蕩。

降采樣方法阻尼電流振蕩，但其中的恒導(dǎo)納模型存在嚴(yán)重的虛擬功率損 耗問題，其應(yīng)用范圍大大受限。

響應(yīng)匹配方法，實現(xiàn)步驟如下：

(1)提出開關(guān)模型支路組合形式；

(2)得到離散時間系統(tǒng)下的差分方程；

(3)利用終值定理匹配開關(guān)模型穩(wěn)態(tài)特性；

(4)通過譜半徑分析匹配開關(guān)模型暫態(tài)特性；

響應(yīng)匹配的方法基于連續(xù)和離散系統(tǒng)零、極點響應(yīng)匹配原理，采用含參 數(shù)化歷史電流源的恒導(dǎo)納開關(guān)模型，并將其視為線性離散時間系統(tǒng)進(jìn)行分 析。但是該方法中，歷史電流由電壓和電流兩項構(gòu)成，在開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷時 會存在因非狀態(tài)量突變而引起的非原生數(shù)值振蕩(類似隱式梯形積分存在的 問題)。

如何提供一種精度高、數(shù)值振蕩小且仿真簡單的電力電子開關(guān)恒導(dǎo)納開 關(guān)模型建立方法成為一個亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種電力電子開關(guān)恒導(dǎo)納模型建立方法及系統(tǒng)，以 提供一種精度高、數(shù)值振蕩小且仿真簡單的電力電子開關(guān)恒導(dǎo)納開關(guān)模型建 立方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種電力電子開關(guān)恒導(dǎo)納模型建立方法，所述建立方法包括如下步驟：