[发明专利]一种FPGA子网与电磁暂态仿真子网的接口方法

权利要求书

1.一种FPGA子网与电磁暂态仿真子网的接口方法，其特征在于，所述方法包括：将FPGA子网和电磁暂态仿真子网各自等效为接口等值电路，在FPGA子网仿真时刻，把电磁暂态仿真子网使用接口等值电路代替；在电磁暂态仿真子网的仿真时刻，把FPGA子网使用诺顿等值接口等值电路代替，通过电磁暂态的方法求解含有接口等值电路的电磁暂态仿真子网，得到电磁暂态仿真子网内部的电压和电流；

所述求解含有接口等值电路的电磁暂态仿真子网包括下述步骤：

步骤1：确定电磁暂态仿真子网接口等值电路的开路电压；

步骤2：确定电磁暂态仿真子网接口等值电路的短路电流；

步骤3：确定电磁暂态仿真子网接口等值电路的等值电阻；

步骤4：确定电磁暂态仿真子网接口等值电路的等值电压源；

所述步骤1包括：设电磁暂态子网的电磁暂态接口等值电路端口断开，即Y_sAA'(k+1)为0，化为如下表达式：

若U_sth(k+1)表示在接口等值电路的电压源，即断面接口AA处的子网注入源U_sAA'表达式如下：

其中：X_s表示电磁暂态接口等值电路子网中的输入变量，包括电感电流，电容电压和控制器中的积分变量；A_s表示电磁暂态接口等值电路子网中的网络状态矩阵，B_s和D_s都是系数矩阵；U_s是电磁暂态接口等值电路子网的输入变量，其中U_sint表示电磁暂态接口等值电路子网内部的注入源，I表示电流向量；h表示步长；k分别表示当前计算时步，k+1表示下一计算时步；U_sAA'表示断面接口AA处的子网注入源，维数为断面的节点数；m表示支路数；其中B_sint表示B_s矩阵中与U_sint相对应的系数矩阵，B_sAA'表示B_s矩阵中与U_sAA'相对应的系数矩阵；C_s表示电磁暂态接口等值电路子网的电容对角矩阵；D_sint表示D_s矩阵中与U_sint相对应的系数矩阵；D_sAA'表示D_s矩阵中对应端口电压U_sAA'的系数矩阵；Y_sAA'表示端口在断面接口AA处的等值导纳。

2.如权利要求1所述的接口方法，其特征在于，所述步骤2包括：假设电磁暂态接口等值电路闭合，即U_sAA'(k+1)为0，化为如下表达式：

若I_sAA'0(k+1)表示在端口的短路电流，求得I_sAA' 表达式如下：

其中：I_sAA'表示端口电流。

3.如权利要求2所述的接口方法，其特征在于，所述步骤3包括：把式(2)电压和式(4)电流相结合，得到：

式中：Z表示端口电路的等值阻抗；上述(5)式为得到电磁暂态仿真子网的接口等值电路。

4.如权利要求1所述的接口方法，其特征在于，所述步骤4包括：

基于电磁暂态软件的网络求解方程如下：

GV(k+1)＝I_his(k)+I_int(k+1)+I_fAA'(k+1) (6)

式中：V为网络节点电压，G为网络电导矩阵，I_his为电流源历史项，I_fAA'为接口的注入电流源；I_int是子网内部的注入电流的取值；

当I_fAA'为0时，对(6)式进行求解，得到电磁暂态仿真子网接口等值电路开路情况下的子网电压和接口处的子网电压，即电磁暂态仿真子网接口等值电路中的电压源。