[发明专利]一种基于电路分析的三相整流设备静态负荷建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业用电设备谐波抑制领域，具体指一种基于电路分析的三相整流设 备静态负荷建模方法。

背景技术

充电机作为典型的谐波源，电网电压经其前级整流电路后，在负载侧生成直流电 流，该电流经整流器与交流电网耦合，致使充电机交流侧产生谐波分量，畸变的交流电流经 电网交互作用后，将进一步对电力系统其他负荷造成危害。目前，已有文献采用实验测量、 仿真分析等方式对充电机的谐波特性进行研究，但前者仅适用于实验条件下的充电设施， 而后者虽可用于分析不同结构的充电电路，但仍无法获得充电机负载端电压各次谐波与谐 波电流的关系，针对小功率单相整流，单相不控和相控整流电流的频域谐波模型，揭示其端 电压各次谐波对电流谐波的贡献程度。对大功率(包括常规和快速)充电常采用三相整流电 路，现有文献中还给出三相相控和不控整流电路的频域谐波模型。但前述文献均未对充电 机的谐波功率特性及其解析计算作分析，且在事先已知充电机电路参数的基础上进行研 究。考虑到不同厂家充电机参数的差异，将呈现不同的谐波特性，而实际中很难直接获取充 电机等效电路参数。有些文献利用给定电压下单相不控整流的交流电流测量波形，给出其 谐波分析电路参数估算方法，但对于三相不控整流充电电路，由于充电电流存在断续和连 续的工况，采用单相整流的分析结果无法应用到三相整流电路，尚未有文献对三相整流的 等效电路实测参数估计及充电机谐波功率解析计算方法进行研究。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的不能实现任意给定条件下谐波功率的精确 计算及其流向确定等的技术问题，提供一种可以精确分析和计算充电机谐波功率的基于电 路分析的三相整流设备静态负荷建模方法。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于电路分 析的三相整流设备静态负荷建模方法，包括以下步骤：

S1、获取不同工况下三相不控整流充电机的充电电流特性；

S2、计算充电机等效电路参数；

S3、建立三相不控整流充电机静态负荷解析模型。

作为优选，所述步骤S2具体为：

S21：利用交流电压和脉冲电流导通宽度角β测量值得到负载有效电压U_R；

S22：根据实测得到的充电功率计算等效负载电阻R和滤波电容C；

S23：由充电电流脉冲峰值I_m及角度γ计算滤波电感L。

作为优选，所述步骤S3具体为：

S31：建立充电机的实测耦合导纳矩阵模型；

S32：利用前述等效电路参数计算值，结合充电机频域谐波解析模型，推导电流断 续和连续时充电机谐波有功和无功功率即为充电机静态负荷模型。

依据建立的静态负荷模型，可以计算含谐波源负荷的电网潮流，计算非线性负荷 谐波损耗及电能计费。

现有文献利用给定电压下单相不控整流的交流电流测量波形，给出其谐波分析电 路参数估算方法，但对于三相不控整流充电电路，由于充电电流存在断续和连续的工况，采 用单相整流的分析结果无法应用到三相整流电路。

本发明带来的实质性效果是，依据充电机谐波电压与电流之间的耦合关系，通过 将时域非线性特征转化成频域线性矩阵形式，实现任意给定条件下谐波功率的精确计算及 其流向确定，具有良好的适用性，而且为含谐波源负荷的电网潮流计算、非线性负荷谐波损 耗计算及电能计费提供了理论基础和决策依据。

附图说明

图1是本发明的一种充电机等效电路图；

图2是本发明的一种充电机充电电流断续运行特性图；

图3是本发明的一种充电机充电电流连续运行特性图；

图4是本发明的一种流程图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种基于电路分析的三相整流设备静态负荷建模方法，如图4 所示，包括以下步骤：

一、获取不同工况下三相不控整流充电机的充电电流特性：