[发明专利]基于电网潮流的电力耦合系统互感和自感设计方法

说明书

本发明属于电网电力参数设计领域，具体涉及一种计算更准确、可行性更强的基于电网潮流的电力耦合系统互感和自感设计方法。本发明包括选择电网中任意一个节点为虚拟平衡节点，所有节点初始电压设为1，谐振网络的工作频率设为50Hz，采集每一个分布式电源的输入电压、输出功率，电网的输出电压，设定输出功率与工作频率之间的下垂系数m，输出功率与输入电压之间的下垂系数n，确定耦合机构的线圈内阻；计算载荷功率，并对电网进行潮流计算，确定互感参数上限和下限等。本发明准确性高、可行性强。针对下垂控制方式，参考了电抗器影响，使潮流计算结果精确性高，提出的设计框架具有通用性，使用者可将通用潮流计算方法纳入设计中。

技术领域

本发明属于电网电力参数设计领域，具体涉及一种计算更准确、可行性更强的基于电网潮流的电力耦合系统互感和自感设计方法。

背景技术

随着电网技术的普及，无线充电系统对于传统的电磁感应方式对线圈的对准位置有着严格要求，错位和偏离工作距离都会极大的影响电网效率，而且进行大功率输电时容易出现散热问题。相关技术中，发明人检索到201711052546.1的发明专利《一种无线充电线圈自感和互感的电性能参数计算方法》，该发明提出一种无线充电线圈自感和互感的电性能参数计算方法。该方法首先获取不同形状线圈的自感函数、自感修正系数、互感函数和互感修正系数速查表；对任意线圈，获取该线圈几何参数，根据线圈形状，利用几何参数和无量纲参数，通过速查表得到该线圈的自感函数，自感修正系数，互感函数和互感修正系数；最后利用公式，计算得到该线圈的电性能参数。但是传统电网的分布式电源，由于电抗器的作用，在探测电网潮流时，忽略了电抗器的压降，进而为电网的互感和自感检测调整带来误差。而现有技术常常只针对一种到两种电网潮流算法求解，且方法复杂，不适用于工业场景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电网潮流的电力耦合系统互感和自感设计方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于电网潮流的电力耦合系统互感和自感设计方法，包括如下步骤：

(1)选择电网中任意一个节点为虚拟平衡节点，所有节点初始电压设为1，谐振网络的工作频率设为50Hz，采集每一个分布式电源的输入电压、输出功率，电网的输出电压，设定输出功率与工作频率之间的下垂系数m，输出功率与输入电压之间的下垂系数n，确定耦合机构的线圈内阻；

(2)计算载荷功率，并对电网进行潮流计算，确定互感参数上限和下限；

(3)根据互感参数上限和下限确定互感值范围，取互感值范围的中间值为设计的互感值参数；

(4)计算虚拟平衡节点的输出功率P_s，若P_sε，则执行步骤(5)，否则更新工作频率f和每一个分布式电源的输出功率P_G，重新执行步骤(2)；ε为输出功率阈值；

(5)计算变换器电压U_B，根据电压U_B与无功P_s之间的下垂关系计算分布式电源发出的输出功率P_G；

(6)计算谐振网络完全补偿下导致的频率偏移确定耦合系数，以及最终的电网的输出电压、电网的传输效率和电网最佳负载；

(7)再次对电网进行潮流计算，计算系统最大效率时系统的输出功率P_OUT，若|P_OUT|＜ε，则根据电压增益、耦合系数、互感值确定电网自感与耦合系数的关系；否则更新虚拟平衡节点电压，更新电网工作频率，以及分布式电源额定无功功率，重新执行步骤(2)。

所述的分布式电源的输入电压V1为：

V₁＝I₁R₁-jωMI₂