[发明专利]分析直流电力系统的变频器内熔断器对于短路电流的响应能力的仿真建模分析方法

说明书

本发明公开了一种分析直流电力系统的变频器内熔断器对于短路电流的响应能力的仿真建模分析方法。本方法通过计算模型的建立，可以准确得出变频器直流短路时，各个设备内熔断器的I²T，可以有效验证直流组网系统故障选择性切除的可靠性，也可为熔断器的设计选型提供依据。

技术领域

本发明涉及一种应用于船舶的电气系统，尤其涉及一种分析直流电力系统的变频器内熔断器对于短路电流的响应能力的仿真建模分析方法。

背景技术

C-PP直流组网技术的组网方式为直流网，即船舶上的岸电电源、锂电池组与用电负载通过C-PP变频器组网连接，整个电气功率通过高效、高动态特性的直流母线分配。在C-PP系统中，当某设备发生短路故障时，会在直流母线、变频器或者交流输出端出现明显的过电流，如果没有选择性地对故障设备进行切除，最终可能导致船舶全船失电、船舶丧失操控性，即丧失推进的能力，严重可导致船舶碰撞或船舶失火等。

因此当某设备发生短路故障时，需要尽快地将该故障设备从整个系统中切除，以避免故障的扩大化。根据《船舶电力系统过电流选择性保护指南》，CCS规范对于故障选择性的实现规定电气系统具有自动转换功能，且由不同分配电板供电的双套重要设备情况以外，所有包括重要设备电路的短路保护应是选择性保护。同时，在满足选择性保护的前提下，应尽可能快地切断故障电路，从而减少对电力系统的影响和发生火灾的危险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种分析直流电力系统的变频器内熔断器对于短路电流的响应能力的仿真建模分析方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种分析直流电力系统的变频器内熔断器对于短路电流的响应能力的仿真建模分析方法，具体如下；

1).建立柜体模型，以建立单个柜体为例，将其中变频器建模成的电容C_M1及其等效直流电阻R_ESRc串联的模型，变频器的输入及输出侧分别连接的两组直流母线的熔断器，每组直流母线的熔断器包括并列设置的两个熔断器单体，将熔断器单体建模成电阻，变频器的输入及输出侧到熔断器之间的电缆或铜排都标记为CO1；两组熔断器到直流母排之间的电缆或铜排都标记为CO2；直流母线上的铜排标记为CO3，由正负两组组成；单个电缆或铜排CO1和CO2简化成电阻与电感串联的模型，单个铜排CO3简化成电阻与电感串联的模型，并将铜排CO3的电容简化成设置在正负直流母线之间的等效电容C_int；；通过计算得出柜体模型的具体参数；具体计算如下：

(a)通过熔断器的稳态直流功耗和额定电流计算出等效直流电阻，见如下公式：

其中：P_VFuse是熔断器的稳态直流功耗；是熔断器的稳态直流电流的平方；R_Puse是稳态直流电阻；

在短路状态时，仿真模型中熔断器的等效短路电阻R_SCFuse采用对熔断器进行短路测试并采集熔断器的实际熔断波形后进行曲线拟合的方式来建模；

(b)计算电缆或铜排简化成的电阻与直流电感的数值R_co1,R_co2,R_co3,L_co1,L_co2,L_co3,计算铜排CO3的等效电容C_int；所述计算铜排简化成的直流电感的数值L_co1,L_co2,L_co3的计算公式是：其中：真空磁导率μ₀，是常数4π×10^-7；正负铜排之间的平均间距a；单位m；单相铜排宽度b，如果是多条铜排，用宽度叠加计算；单位m；铜排高度h；单位m；单相铜排长度l，单位m；