[發明專利]一種變流器群分散式并網系統高效仿真方法

在審

• 申請號: 202110234479.5
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN112966463A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 余家華;張杰;吳鶴翔;曾力勇;潘衛國
• 申請（專利權）人: 通號（長沙）軌道交通控制技術有限公司
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06F17/16
• 代理公司: 長沙市和協專利代理事務所(普通合伙) 43115
• 代理人: 熊曉妹

本發明公開了一種變流器群分散式并網系統高效仿真方法，首先建立單個變流器原始電路模型的等效電路模型，然后建立包括多個諾頓等效電路的變流器群分散式并網仿真系統模型，采用綜合變流器開關及支撐電容等效建模技術、變流器諾頓等效技術的變流器群分散式并網系統的高效仿真方法。本發明建模方法簡單、通用性強、仿真效率及精度高、可模擬變流器內部電氣暫態特性的大規模變流器群分散式并網系統高效仿真方法。

技術領域

本發明涉及電力電子仿真建模技術領域，具體涉及一種變流器群分散式并網系統高效仿真方法。

背景技術

隨著電力電子技術的發展及應用需求的增加，變流器群并網系統的規模越來越大，比如車網系統、風電場、光伏電站等。由于變流器數目眾多，各變流器之間以及變流器與電網之間互相影響機理復雜，變流裝置與電網的最優匹配以及變流器群協調控制難度大，一旦發生事故，眾多設備損壞、經濟損失巨大，修復成本大、時間周期長。因此大規模變流器群分散式并網系統的安全、穩定、可靠運行顯得尤為重要。

發明人曾在一種多變流器集中并網系統高效仿真方法中針對多變流器集中并網給出了高效仿真方法，但該方法不適用于變流器群分散式并網：

(1)多變流器集中并網系統的所有變流器并網位置為同一點，因此所有變流器的開關等效導納一致，均為G_s，因此所有變流器的節點導納矩陣一致；而變流器群分散式并網時，變流器不同并網位置對開關等效導納有影響，即不同位置變流器的開關等效導納是不相同的，因此，各個變流器的節點導納矩陣不一致。

(2)多變流器集中并網系統高效仿真方法將眾多變流器簡化、合并成一個2節點、2支路的模型；且將原有的超大規模導納矩陣降階為2個低階矩陣(多變流器集中并網系統等效電路的導納矩陣、所有變流器統一的節點導納矩陣)，且只需在仿真初始時生成及求逆這兩個固定階數的低階常數矩陣就可以；而變流器群分散式并網時，每個變流器均簡化成2節點、2支路的模型，但由于位置不是同一點，因此模型不能合并，從而將原有的超大規模導納矩陣降階為多個低階矩陣，且在仿真初始時需生成及求逆多個固定階數的低階常數矩陣。

(3)多變流器集中并網系統高效仿真方法根據梯形積分法，將變流器的開關及支撐電容等效成電流源并聯導納，然而梯形法的缺點在于：(a)變流器開關狀態切換可能會引起數值振蕩；(b)變流器等效的電流源與流過開關的電流以及開關兩端電壓皆相關；(c)需要對流過變流器開關或電容的電流進行計算，運算量大。

鑒于以上缺點，本發明提出一種建模方法簡單、通用性強、仿真效率及精度高、可模擬變流器內部電氣暫態特性的大規模變流器群分散式并網系統高效仿真方法。

發明內容

本發明的目的提供一種變流器群分散式并網系統高效仿真方法，適用于任何電力電子開關的變流器群(IGBT、晶閘管、二極管、理想開關等)分散式并網系統。

為實現上述目的，本發明的技術方案為一種變流器群分散式并網系統高效仿真方法，包括如下步驟：

步驟1，仿真開始前，設置仿真步長Δt、仿真總時長t_f、變流器、變流器群分散式并網系統各參數；

步驟2，變流器開關及支撐電容等效導納計算：根據變流器接入電網的位置，建立單臺變流器的原始模型，每個變流器均簡化成2節點、2支路的等效模型，通過仿真對比，調試確定各變流器的開關等效導納，記為G_s1、G_s2、G_sk......G_sx，x為變流器的個數，k為其中任意一個變流器；

其中，首先建立單個變流器原始電路模型的等效電路模型，然后建立包括多個諾頓等效電路的變流器群分散式并網仿真系統模型，具體為：基于向后歐拉法以及電力電子開關開通/關斷特性，推導并采用電流源并聯導納的支路來模擬變流器內部電力電子開關(二極管、IGBT、晶閘管、理想開關等)、支撐電容等，當開關導通時，通過以下的關系式計算：