[發明專利]一種基于導納單元預存的PET高效電磁暫態等效模型的構建方法

在審

• 申請號: 202210576346.0
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN115034168A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 許建中;孫昱昊;王晗玥
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06F30/373
• 分類號: G06F30/373;G06F30/367
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

1.一種基于導納單元預存的PET高效電磁暫態等效模型的構建方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1、針對級聯H橋型PET系統，將功率模塊PM伴隨電路劃分為定導納和不定導納單元，并從有載二端口的角度出發推導出H橋不定導納單元對外僅含兩種等效導納，為二值導納單元；

步驟2、將各單元的導納參數預存，快速獲取功率模塊PM等值電路的等效導納，并利用疊加定理求取等效電流源參數，建立功率模塊PM等值電路；

步驟3、將建立的功率模塊PM等值電路以高壓側戴維南形式串聯、低壓側諾頓形式并聯的方式聚合，形成級聯H橋型PET的等效模型；

步驟4、將步驟3得到的級聯H橋型PET的等效模型代入外電路進行解算，更新外端口電壓電流，并反解功率模塊PM的端口電壓與內部變壓器端口電壓的更新值，將該更新值用于下一步長的迭代計算。

2.根據權利要求1所述基于導納單元預存的PET高效電磁暫態等效模型的構建方法，其特征在于，所述步驟1的過程具體為：

針對級聯H橋型PET系統，每相由若干功率模塊PM采用輸入側串聯輸出側并聯的方式連接而成，每個功率模塊PM由輸入側的H橋和含高頻隔離變壓器的雙有源橋變換器構成；

針對單個功率模塊PM，將IGBT-二極管開關組電路采用二值電阻等值，電容元件與高頻隔離變壓器采用梯形積分法離散化，可獲取功率模塊PM伴隨電路表示如下：

其中，下標A、H和L分別表示交流側、直流高壓側和直流低壓側；Δt為仿真步長；G_Ci與j_Ci分別為電容等效導納與等效歷史電流源；G_T11、G_T22，G_T12、G_T21和j_Ti分別為變壓器端口的輸入導納、轉移導納以及端口等效歷史電流源；L₁和L₂為變壓器原/副邊漏電感；L_m為勵磁電感；L_T為附加電感；

按導納參數是否可定為標準，將功率模塊PM伴隨電路劃分為6個子單元形式，其中高頻變壓器單元和兩個電容單元為定導納單元，三個H橋單元為不定導納單元；

由于高頻隔離變壓器的存在，對于單個H橋單元，其二端口網路在非閉鎖運行狀態下，由級聯H橋的控制方式可知，H橋單元的導通信號滿足同橋臂互補，可用控制信號T₁、T₃表示H橋單元的導通狀態，導通為1，關斷為0，具體如表1所示：

表1H橋單元導通狀態

其中，G_ON和G_OFF為二值導納值，導通時取G_ON＝100S，關斷時G_OFF＝10^-6S；

在4種導通狀態下分別求取H橋單元的短路導納參數矩陣，各元素定義如式(2)所示：

其中，Y₁₁、Y₂₂表示端口的輸入導納；Y₁₂、Y₂₁表示轉移導納；

1)當T₁≠T₃時

該狀態下H橋單元任意相鄰開關組導通狀態互補，短路導納參數矩陣可表示為式(3)所示：

其中，K表示由T₁、T₃控制的符號函數，滿足下式關系：

2)當T₁＝T₃時

此時H橋單元兩橋臂同位置的開關組導通狀態相同，短路導納參數矩陣可表示為：

由式(3)～(5)可知，H橋單元的短路導納參數矩陣至多含3種情況，且均滿足Y₁₂＝Y₂₁，為互易雙端口網絡；

為了研究H橋單元二端口電路對外的等效導納，從輸入導納的角度切入，假設在有載的情況下，求取H橋單元二端口電路的輸入導納：

1)當T₁≠T₃時

由于對稱性，從兩個端口觀察的輸入導納相等，聯立端口導納方程，可求得輸入導納為：

式(6)中，滿足K²＝1，當負載Y_L為定值時，輸入導納也必為定值；

因此，當T₁≠T₃時，無論從哪個端口看，H橋單元對外的等效導納均為定值；

2)當T₁＝T₃時

類似式(6)，可求得兩端口的輸入導納分別為：

由于轉移導納Y₁₂＝Y₂₁＝0，使得兩個端口彼此獨立，此時H橋單元表現為兩個單端口電路，端口導納值唯一確定，分別為輸入導納Y₁₁、Y₂₂；

故無論從哪個端口觀察，H橋單元對外表現出的輸入導納僅含2種情況且均為定值，可看作為二值導納單元。