[發明專利]一種多有源橋型電力電子變壓器簡化電磁暫態等效模型

在審

• 申請號: 202210496828.5
• 申請日: 2022-05-09
• 公開（公告）號: CN114912267A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 許建中;鄭聰慧
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/13
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種多有源橋型電力電子變壓器簡化電磁暫態等效模型(simplifiedelectromagnetic transient equivalent model)，主要針對多有源橋型電力電子變壓器(multiple activebridge type power electronic transformer,MAB?PET)等效模型的建立。本發明的核心技術方案是：1、基于廣義狀態空間平均法，建立MAB傅里葉分解的時變非線性微分方程；2、采用開關函數法將級聯H橋(cascaded H?bridge，CHB)按照電路四種工作狀態劃分出三種交直流電壓、電流關系，形成CHB?MAB單元的等效模型；3、分析多種模塊間連接方式，串聯側由總的輸入電流得到每個CHB?MAB單元的輸入電流，并聯側改變系統方程進而使總電流作為方程所需量；4、PET等效模型與外電路結合，進行EMT解算，形成可與外部拓撲直接相連的CHB?MAB變換器四端口電壓源等效電路。

技術領域

本發明涉及一種多有源橋型電力電子變壓器簡化電磁暫態等效模型，屬于電力系統電磁暫態仿真技術領域。

背景技術

電力電子變壓器(Power Electronic Transformers，PET)是柔性直流配電網的關鍵設備，能夠實現電壓變換和功率傳遞等功能，其仿真與等效建模技術已取得較好進展。但由于其高頻特征導致仿真步長小，功率模塊包含高頻鏈環節，結構復雜、連接方式多樣，對其進行電磁暫態仿真將面臨更為復雜的問題。特別是在多有源橋等場合下仿真效率依然較低，需要進行再次提速。

本發明針對具有更高復雜度、更多節點數的MAB型PET拓撲存在精度或速度上的局限性的問題，提出了一種多有源橋型電力電子變壓器簡化電磁暫態等效模型。該方法從CHB-MAB型變換器入手，以ISOP型CHB-MAB變換器為算例，將廣義狀態空間平均法與開關函數模型相結合，以串聯側疊加等效電壓源、并聯側輸出總電流為切入點，最終建立了ISOP型CHB-MAB變換器簡化電磁暫態等效模型，在保證一定精度的同時實現仿真加速。

發明內容

本發明提供一種多有源橋型電力電子變壓器簡化電磁暫態等效模型，該方法的建立包括以下步驟：

步驟1：以MAB型PET為例，首先建立其時域狀態方程，對開關函數及狀態變量傅里葉變換后可得傅里葉分解的時變非線性微分方程。

步驟2：采用開關函數法，將CHB劃分為四種電路工作狀態，進而得到其兩側交直流電壓、電流之間的關系。

步驟3：MAB單元等效模型的基礎上，分析多種模塊間連接方式，串聯側由總的輸入電流得到每個CHB-MAB單元的輸入電流，并聯側改變系統方程進而使總電流作為方程所需量。

步驟4：將PET等效模型與外電路結合，進行EMT解算，形成可與外部拓撲直接相連的CHB-MAB變換器四端口電壓源等效電路。

附圖說明

圖1為ISOP型CHB-MAB變換器拓撲圖

圖2為MAB單元拓撲圖

圖3為H橋的導通特性圖

圖4為ISOP型級聯方式計算流程示意圖

圖5為ISOP型CHB-MAB變換器等效建模流程示意圖

圖6為ISOP型CHB-MAB變換器的等效電路(摘要附圖)

具體實施方式

本發明提供一種多有源橋型電力電子變壓器簡化電磁暫態等效模型。下面將對本發明的建模步驟做進一步詳細的說明。

步驟1：

圖1所示崇禮PET拓撲給出了單個功率模塊結構(包含CHB、MAB)及功率模塊間的連接方式。MAB由多個與高頻變壓器相連的有源橋組成，其常與級聯H橋(CHB)聯合使用以實現三相AC/DC變換。