[发明专利]一种适用于多电压等级的大规模储能型电力电子变压器简化等效建模方法

说明书

本发明公开了一种适用于多电压等级的大规模储能型电力电子变压器简化等效建模方法。本发明的创新之处在于，综合考虑了电力电子变压器(power electronic transformer，PET)各级功率传递特征，将适用于不同种类型拓扑结构的广义状态空间平均法、开关函数法、二值电阻法和Dommel方法结合起来，进而统一化构建多电压等级的大规模储能型电力电子变压器简化电磁暂态等效模型。该方法避免了内部节点消除、高频链解耦等处理过程，忽略了交直流设备之间的开关过程，极大地降低了建模难度，同时具备较高精度和极高的速度。本方法为包含多种能源结构的新型电力系统仿真建模提供参考，为其参数设计、控制系统规划提供依据。

技术领域

本发明涉及一种简化等效建模技术，尤其涉及一种适用于多电压等级的大规模储能型电力电子变压器简化等效建模方法。

背景技术

随着大量间歇性、随机性的分布式可再生能源发电并网，电力系统的安全性、稳定性受到了重大技术挑战，而储能设备是解决挑战的有效方法。近年来，集成储能的电力电子变压器由于既能够实现的电能灵活传输和能量存储，又能平滑功率波动而受到广泛关注。

由于新型电力系统具有多时间尺度的能量调控需求，并网储能系统逐渐由单一储能向混合储能发展，这使得储能系统控制更复杂，动态特性更多变，进一步增加了仿真难度。因此，构建本文所述简化等效模型能够在最小精度损失的情况下进一步加快现有等效模型的仿真速度，具有一定的工程意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种适用于多电压等级的大规模储能型电力电子变压器简化等效建模方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

步骤1：通过广义状态空间平均法构造多有源桥(multiple-active-bridge，MAB)的系统级模型，应用傅里叶分解，适用于包含m变1型MAB的功率模块(power module，PM)。该方法避免了内部节点消除、高频链解耦等处理过程，极大地降低了建模难度；

步骤2：采用开关函数法，在级联H桥(cascaded H-bridge，CHB)的交流和直流端口之间构建电气联系，建立平均值模型。此方法忽略了设备之间的开关过程，可以避免复杂的矩阵运算，减少整体计算负担；

步骤3：采用二值电阻法和Dommel方法构建储能子模块(energy storage sub-module，ESS)的戴维南模型；

步骤4：通过端口电气特征结合步骤1-3形成包含CHB、MAB、ESS的PM简化等效模型(simplified equivalent model，SEM)，最终采用PM多端口级联方法建立多有源桥型电力电子变压器(multiple-active-bridge type power electronic transformer，MAB-PET)的SEM；

上述四个步骤依次顺序进行；

附图说明

图1为本发明实施例中聚合储能模块MAB-PET拓扑示意图。

图2为本发明实施例中MAB拓扑示意图。

图3为本发明实施例中CHB中H桥整流单元的工作状态示意图。

图4为本发明实施例中ESS双向DC/DC变换器组成元件及其等效电路图。

图5为本发明实施例中简化等效模型的建模流程示意图。

具体实施方式

为进一步阐述本发明的原理，以下结合附图对发明涉及的多电压等级的大规模储能型电力电子变压器简化等效建模方法进行详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。