[发明专利]一种用于仿真中抑制数值振荡的阻尼电路优化设计方法

说明书

技术领域

本发明属于电磁暂态仿真领域，尤其用于解决仿真中出现的数值振荡问题。

背景技术

目前，电力系统电磁暂态仿真计算软件多种多样，应用的场合也不尽相同。针对不同类型的应用需求，大体上可以分为离线仿真平台和实时仿真器。离线仿真平台包括各种常见的软件包，如PSCAD/EMTDC，EMTP-RV，ATP，MicroTran等。实时仿真器的代表主要有RTDS，RT-LAB等，被广泛应用于工业和学术界。尽管应用场所不同，但不论是离线仿真还是实时仿真所采用的积分方法大都是隐式梯形积分法。隐式梯形积分法具有精度高、稳定性好等优点，但由于其积分特点的影响，在仿真过程中，开关和器件动作，网络结构发生变化，会引起电感电容等储能元件的非状态变量在事件发生后在真解附近不正常地摆动，也即电磁暂态仿真中的数值振荡现象。

发明内容

本发明提出了一种适用于无插值功能的仿真平台中抑制数值振荡的RC阻尼电路设计方法。首先从分析数值振荡的机理入手，确定了阻尼电路的初值配置，并提出了描述数值振荡剧烈程度的量化函数SUM，并将其与simplex算法相结合对RC电路的配置进行优化，大大提高了阻尼电路对数值振荡的抑制效果。

本发明的技术方案特征包括以下步骤：

步骤1：分析数值振荡产生的机理，针对于不同的电路参数，结合仿真平台所使用的积分方法，考虑电路参数同仿真时间步长的相互配合，确定RC电路的初值配置。

步骤2：根据数值振荡产生时的电气量振荡情况，使用Fortran语言编写自定义模块，生成用于判断振荡程度的特征信号。

步骤3：将步骤2产生的特征信号作为输入，同simplex模块相结合，设计迭代环，通过非线性迭代得到RC电路的最优配置。

本发明通过上述三个步骤，能够对RC阻尼电路的初值进行确定，并能够通过simplex算法对其参数进一步优化，并找到最优解，有效的解决了仿真中出现的数值振荡问题。

附图说明

图1为加入RC阻尼电路的RL测试电路。图中E_s、R、L是RL测试电路的具体参数配置，D为二极管，R_snb、C_snb是阻尼电路的具体参数配置。

图2为阻尼电路的戴维南变形电路，R_SNB为阻尼电路的等效电阻，V_{SNB_EQ}为阻尼电路的等效历史电压源，其值由上一时刻的电容电压、电容电流、阻尼电阻和仿真步长决定。

图3为特征信号SUM函数的产生流程图。图中V_L是图1中电感L两端的电压，I_L是图1中流过电感L的电流。

图4为RC阻尼电路的优化流程图，其中量化函数SUM即为图2中所述的特征信号，值得说明的是，随着量化函数SUM的不断更新，阻尼电路R和C的取值也会随之更新，从而得到RC电路的最优配置。

具体实施方式

下面将对本发明涉及的一种基于优化算法simplex的阻尼电路设计方法作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本发明所要解决的技术问题是通过优化阻尼电路的参数，对仿真中出现的数值振荡问题进行最大程度的抑制，在不借助附加仿真算法的情况下，使得仿真结果更加准确可信。本发明采用如下技术方案实现：

本发明通过如下三步来实现：

步骤1：如图1所示，将阻尼电路并联在二极管两端，接下来确定阻尼电路R和C的初值。