[发明专利]一种基于交叉初始化的换流器参数化恒导纳建模方法

说明书

本发明公开了一种基于交叉初始化的换流器参数化恒导纳建模方法，包括如下步骤：步骤(1)对换流器进行参数化建模，开关采用参数历史电流源恒导纳模型，其他元件基于EMTP理论建立模型；步骤(2)检测是否发生状态切换，如果发生则进行交叉初始化修正；步骤(3)确定模型参数，建立全网等效导纳矩阵和注入电流源，得到电磁暂态仿真等效模型；步骤(4)根据基本求解方程I＝YU求解网络潮流，得到当前时刻换流器电磁暂态模型仿真结果；步骤(5)通过当前网络状态量计算下一时刻等效导纳矩阵和注入电流源，再回到步骤(2)，直至仿真终止。本发明优化了换流器模型，解决了虚拟功率损耗问题，进一步提高了换流器模型电磁暂态仿真的精度。

技术领域

本发明涉及电力系统动态仿真与建模技术领域，特别是一种基于交叉初始化的换流器参数化恒导纳建模方法。

背景技术

自上世纪五十年代未第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台，以此为基础开发的可控硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子的诞生。进入70年代晶闸管开始形成由低电压小电流到高电压大电流的系列产品，普通晶闸管不能自关断的半控型器件，被称为第一代电力电子器件。随着电力电子技术理论研究和制造工艺水平的不断提高，电力电子器件在容易和类型等方面得到了很大发展，是电力电子技术的又一次飞跃，先后研制出GTR、GTO、P-MOSFET等自关断全控型第二代电力电子器件。而以IGBT为代表的第三代电力电子器件，开始向大容易高频率、响应快、低损耗方向发展。而进入90年代电力电子器件正朝着复台化、标准模块化、智能化、功率集成的方向发展，以此为基础形成一条以电力电子技术理论研究，器件开发研制，应用渗透性，在国际上电力电子技术是竞争最激烈的高新技术领域。

随着大容量柔性直流输电、柔性交流输电在我国电网中的进一步应用，以及电网中微网、可再生能源的大规模接入，现代电力系统呈现电力电子化的趋势和复杂性日益增加的特征，对于可再生能源运行状态的仿真分析研究愈发重要。传统的数字机电暂态仿真已无法对其进行准确模拟，数字电磁暂态仿真逐渐成为精确模拟当今及未来电网的有效手段。然而，大量电力电子装置频繁的开关频率和复杂的控制策略，使得传统数字电磁暂态仿真效率极低，与当今电力系统研究、生产、模拟等方面对仿真效率的需求极不相符。因此必须在兼顾准确性的前提下研究高效数字电磁暂态仿真技术。

电力电子器件的高频特性给硬件在环仿真带来了极大的困难，特别是在新能源中应用较广的换流器，一直是电力系统仿真分析的关键点。电力电子开关的处理关系到整个网络求解的精度和效率。带有大量电力电子装置的系统中，如HVDC、FACTS等，如何仿真其中的电力电子开关是该类系统仿真的主要难点。为了兼顾其仿真精度和时间，可以从平均模型、特性分析建模、积分方法和插值算法等方面对电力电子开关电磁暂态仿真模型进行优化。开关器件电磁暂态模型的优化，不仅可以提升模型的仿真精度，还能一定程度上提高仿真计算可行的最大步长，同时也可以加快其仿真时状态切换的误差收敛速度，对高精度电磁暂态仿真的发展有着显著意义。

我国电磁暂态仿真研究已经具备了一定的规模，逐渐推出了如ADPSS、DDRTS、CloudPSS等电磁暂态仿真平台，在电磁暂态仿真领域已经具备了一定的水平。但我国在电磁暂态仿真研究方面起步相对较晚，与日本、美国等仍然存在较大差距，对现代电力系统中复杂的换流器模型的仿真是目前电磁暂态仿真研究的一大关键点，换流器模型的仿真效果直接影响现代电力系统中新能源模型能否稳定控制与运行。

未来二三十年，将是我国能源生产消费方式和能源结构调整变革的关键时期，新能源技术将会迎来更加广阔的发展前景和发展机遇。基于交叉初始化的换流器参数化恒导纳模型，能明显提高新能源电磁暂态仿真的精度和仿真的最大可行步长，可以很好解决虚拟功率损耗问题，对电力电子器件的电磁暂态仿真建模起指导作用，在现代电力系统电磁暂态分析中具有重要意义。

发明内容