[发明专利]适用PWM变流器平均模型的改进EMTP算法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统电磁暂态仿真技术领域，具体涉及一种适用PWM变流器平均模型的改进EMTP算法。

背景技术

我国区域电网互联正在不断加强，为了保持互联大系统安全高效运行，有必要对全网进行一体化的仿真分析。

在对分布式发电系统和微电网进行暂态仿真时，需要采用电磁暂态仿真（EMT simulation）技术。目前应用最为广泛的电磁暂态仿真方法是由Dommel提出的EMTP方法。

在EMTP中，PWM变流器通常采用详细模型描述，即对构成PWM变流器的每个电力电子开关单独建模，并按照一定的拓扑连接起来。该模型物理概念明确且简单易用，但在每次开关动作后均需要更新节点导纳矩阵并重新LU分解，增加了EMT仿真的计算量。同时，需引入特殊算法来定位准确的开关动作时刻，并抑制可能出现的数值振荡，这些额外的算法进一步增加了PWM变流器仿真的计算量。

已有研究表明，可采用PWM变流器的状态空间平均模型替代详细模型实现EMT仿真。PWM变流器的状态空间平均模型用一组连续的微分代数方程描述其动态。目前，常用的状态空间平均模型有

1）理想平均模型；

2）考虑开关频率的平均模型；

3）分段平均模型

其中，理想平均模型最为简单，但在某些场合无法得到正确的系统动态；考虑开关频率的平均模型推导过程十分复杂且对应用场合有严格的限制，难以推广；较为通用的是PWM变流器分段平均模型，适用于多种不同拓扑结构的PWM变流器，为实现基于平均模型的快速EMT仿真奠定了理论基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用PWM变流器平均模型的改进EMTP算法，该算法忽略了传统EMTP计算流程中复杂的开关事件处理模块，同时增加了“分段平均模型参数预测与更新子模块”和“分段平均模型误差校正子模块”，以实现对分段平均模型的系数更新和误差校正。

本发明采用的技术方案是：

适用PWM变流器平均模型的改进EMTP算法，其特征在于，具体算法流程如下：

步骤（1）、初始化：引入PWM变流器和相应控制系统的参数并设定仿真参数；

以t_s表示仿真起始时刻，t_e表示仿真结束时刻，h表示仿真步长；t_s通常取0s，t_e根据仿真需要选择，一般取0.1s~0.5s，h通常取1 μs~5 μs，同时设定误差限度ε；

步骤（2）、形成节点导纳矩阵Y；

步骤（2.1）、形成PWM变流器分段平均模型；

包含m组独立开关的PWM变流器的分段平均模型为：

y.=A0y+b0+Σi=1m[(Aiy+bi)Di]---(1)]]>

式中：t为时间；y为状态变量平均值向量；为y对时间t的微分，即；A_i,b_i,i=0,1,…,m为系数矩阵或向量；D_i,i=1,2,…,m为开关函数的分段平均值，定义如下：