[实用新型]一种能消除直流分量的功率型数模混合仿真系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及功率型数模混合仿真技术领域，具体涉及一种能消除输入物理仿真子系统的信号中的直流分量的功率型数模混合仿真系统。

背景技术

为适应电力系统运行的新常态，数模混合仿真系统的研究受到越来越多的关注。数模混合仿真系统结合了数字仿真对大型系统和继电保护设备快速、经济仿真的优点，以及物理仿真准确模拟电力系统元件动态过程的优点。数模混合仿真系统分为两个子系统：物理仿真子系统和数字仿真子系统。数模混合仿真接口为两个仿真子系统提供统一协调的边界条件，使得物理仿真子系统和数字仿真子系统可以联合起来，形成一个数模混合仿真系统。

数模混合仿真系统中，数模混合仿真接口物理侧的物理仿真接口与物理仿真子系统相连，采用电力电子变换器使得接口能够实现大功率能量吞吐和四象限运行，并保证输出端口跟踪给定的电压电流波形，是逆变器的一种应用形式。逆变器输出电压正负波形通常是不对称的，原因包括：主电路中功率开关管导通时饱和压降不同；控制系统中正弦调制波或三角载波存在直流分量，脉冲分配及死区形成电路不对称，采用波形校正技术对脉宽进行动态调节及由于主电路中功率开关管关断时的存储时间不一致；逆变器脉宽调制信号在短路保护或关机时对驱动脉冲瞬时封锁，工作周期不完整。可见，物理仿真接口在接收由数模混合仿真接口数字侧的数字仿真接口下发的正弦电压电流信号时，由于系统的动态调节会导致输出给物理仿真子系统的电压电流波形近似为正弦波，通常还含有直流分量。

物理仿真接口输出的直流分量会给物理仿真子系统带来诸多安全隐患。数模混合仿真接口物理侧通过升压变压器连接物理仿真子系统是数模混合仿真系统的一种常用接法。物理仿真子系统在接有变压器时，输出至变压器原方的电压正负波形不对称，正负半波伏秒值不等，形成直流偏磁，出现饱和励磁电流，变压器的损耗、噪声增大，效率降低。另外，物理侧逆变器接口采用H桥并联形式，直流分量电压会造成直流环流，降低均流效果。当数模混合仿真系统使用范围进一步扩大后，直流分量会使非线性负载的电流严重不对称，损害用电设备。

数模混合仿真接口开关频率高，且多运行在暂态工况下，直流分量是制约数模混合仿真系统性能发挥的瓶颈。给数模混合仿真接口引入直流分量简易消除装置，可以在不改变系统整体工作特性的前提下，大幅度降低数模混合仿真接口物理侧输出中含有的直流分量。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能消除数模混合仿真接口物理侧输出的直流分量的功率型数模混合仿真系统。

一种能消除直流分量的功率型数模混合仿真系统，包括数字仿真子系统、物理仿真子系统和数模混合仿真接口，所述数模混合仿真接口包括用于连接所述数字仿真子系统的数字仿真接口和用于连接所述物理仿真子系统的物理仿真接口，所述物理仿真接口通过变压器与所述物理仿真子系统相连，其特征在于，所述数模混合仿真系统还包括直流分量简易消除结构，所述直流分量简易消除结构包括三相电阻和三相负电阻，所述三相电阻由三个电阻构成，所述三相负电阻由三个负电阻组成，所述电阻与所述负电阻的阻值相反，所述三相电阻分别串接在连于所述物理仿真接口与所述物理仿真子系统之间的三相线路中，相比于所述变压器更靠近于所述数模混合仿真接口，所述三相负电阻设置在所述数字仿真子系统中，数字仿真子系统输出的三相信号分别通过一个所述负电阻后输出到所述数字仿真接口。

在物理仿真接口与物理仿真子系统之间增加三相电阻，用于大幅度降低数模混合仿真接口物理侧输出的信号中的直流电压分量，在数字仿真子系统中增加三相负电阻，使数字仿真子系统的输出通过所述三相负电阻后再输出到所述数字仿真接口，用于抵消增加三相电阻对数模混合仿真系统整个拓扑结构的影响。

所述三相电阻的阻值Rv与同其相连的变压器的原方绕阻的直流阻抗r的大小相关，为所述直流阻抗r的5～20倍。

作为较佳方式，所述三相电阻的阻值Rv为所述直流阻抗r的8～12倍。

所述三相电阻的阻值Rv与同其相连的变压器的原方绕阻的直流阻抗r的大小相关，所述三相电阻的阻值Rv使所述物理仿真接口输出的直流分量减小80％以上，优选减少90％以上。

为安全起见，所述三相电阻还应能在所述物理仿真接口输出的额定电流、短时10倍额定电流的工况下安全运行。

所述负电阻由受控源和电阻构成。