[发明专利]一种直流配电网含变流器的负荷功率电压特性仿真模型及仿真方法

说明书

一种直流配电网含变流器的负荷功率电压特性仿真模型及仿真方法，该发明是一种构建具备模拟实际直流配电网中含变流器的负荷的功率电压特性的仿真计算模型，属于直流配电技术领域。该负荷模型通过控制算法实现对实际负荷的电压功率特性的模拟。相比使用电力电子开关器件搭建的负荷模型，新的模型在计算机仿真分析软件的仿真分析时的计算量更小，这使得在当前计算机运算能力的基础上，实现更大规模更复杂的直流配电系统的仿真分析成为可能。

技术领域

本发明涉及直流配电技术领域，具体是一种直流配电网含变流器的负荷功率电压特性仿真模型及仿真方法，该模型忽略了实际变流器中电力电子元件的开关特性，可以大幅减少配电网分析研究中的运算量。

背景技术

现有的负荷需要经过变流器接入直流配电网络，变流器技术一直是配电网建设中的重点技术，各种变流器设备均处在快速升级的过程中。通过文献检索，具体有专利授权公告号为CN103441677B的模块化兆瓦级中压中频三电平全桥直流变流器、专利授权公告号为CN103107725B的一种具有直流电压反向功能的多电平变流器、专利授权公告号为CN102570880B的一种三相全桥式变流器装置等。这些变流器装置的设计均大量使用了IGBT等电力电子开关元件。

对配电网络的规划分析，通常应用Simulink、EMTP、PSCAD等计算机专用仿真软件进行，电力系统的仿真分析已经被国内外的多数研究机构及电力公司所接受。随着配电系统的扩大，计算机对目标系统仿真所需要进行的运算量成指数倍增加。

在对直流配电网进行分析研究的过程中，变流器模型将是普遍并大量存在的，若按照实际变流器的设计方案，配电网络中将存在大量的电力电子开关模型，因此对于大型的配电网络模型来说，其仿真分析所需要进行的运算量对现有的计算机运算速度来说，将是一个巨大的负担，也是不可能实现的。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，为了更好的提高分析速度，节约直流配电网系统的分析计算成本，提供一种构建模拟直流配电网负荷功率电压特性模型的方法，使构建出的负荷模型能模拟实际负荷在直流配电网中的特性，同时大大减小计算机仿真分析的运算量，节约分析时间。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种直流配电网含变流器的负荷功率电压特性仿真模型，其特点在于，包括电气模块和控制模块，所述电气模块包括可控电压源、电压测量模块和电流测量模块，可控电压源的端口与电流测量模块串联后连接到模型输出端的电气接口，电压测量模块与可控电压源并联；

所述控制模块由输入量及多个运算模块组成，该输入变量包括模型内测量值，即测量的可控电压源的输出电压值和可控电压源的输出电流值，二者可以在控制模块内经乘法运算得出的模型实际消耗的功率值；该输入变量还包括模型外部输入变量，即模型期望消耗功率、模型初始电压、模型功率变化时间、模型功率变化值和PI控制参数，所述的模型功率变化值由模型封装外信号给出，按照模型功率变化时间调整模型期望消耗功率的值；其他输入量由模型的初始设置给出，并可以进行修改。

电气模块与模型外电气网络连接，通过可控电压源吸收有功功率；控制模块监测电压源端口电压及流入电源的电流，经过计算得出模型消耗功率，通过相应的控制算法控制可控电压源的电压输出，实现对实际含变流器的负荷电压功率特性的模拟。

由计算机的计算原理决定了仿真过程中所有信号都是由离散数据的形式存在，因此控制方法以离散形式进行。

首先根据测量的可控电压源的输出电压值V及流入可控电压源的电流值I，按下列公式计算当前模型实际消耗的功率P₀，其中电压值由电压测量模块测得，电流值由电流测量模块测得，电流方向为流入可控电压源的方向。

P₀(k)＝V(k)×I(k) (1)