[发明专利]一种两电平电压源换流器的旋转电机模型建立方法

说明书

本发明公开了一种两电平电压源换流器的旋转电机模型建立方法，包括以下步骤：建立正弦参考波的表达式；根据载波频率比N建立三角载波的表达式；根据载波频率比N，计算出两电平电压源换流器的旋转电机模型中换向片的数量和种类；在自然采样法下，计算三角载波与正弦参考波的自然交点对应的时刻t₁,t₂,…t_2N；计算各换向片的大小和相邻换向片之间的间距，结合绕组和电刷的数量、绕组和电刷的电角度关系，完成两电平电压源换流器的旋转电机模型的建立。本发明用以明确表征两电平电压源换流器的工作原理和物理概念，加深工程技术人员对两电平电压源换流器运行控制特征的直观理解。

技术领域

本发明属于电力系统建模领域，具体涉及一种两电平电压源换流器的旋转电机模型建立方法。

背景技术

电压源换流器是基于全控型功率器件的电力电子变换装置。由于具有四象限运行、独立控制有功功率和无功功率、快速响应等独特的优越性，电压源换流器在未来电力系统中有良好的应用前景。近年来，电压源换流器开始大规模应用于柔性直流输电、柔性交流输电、新能源发电和储能等领域。两电平电压源换流器则是电压源换流器中结构最为简单，应用最为广泛的一种。

目前，在电力电子换流器建模领域，存在详细模型、戴维南等效模型、开关函数模型和平均值模型等多种建模方法，但是这些建模方法都属于数学建模，需要以大量的理论和数学知识为基础、构建过程复杂。此外，两电平电压源换流器的工作原理和运行特征不同于工程技术人员所熟知的传统旋转电机，而换流器的数学建模方法物理意义不明确，这不便于工程技术人员对两电平电压源换流器建立直观的理解。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种两电平电压源换流器的旋转电机模型建立方法，以明确表征两电平电压源换流器的工作原理和物理概念，加深工程技术人员对两电平电压源换流器运行控制特征的直观理解。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种两电平电压源换流器的旋转电机模型建立方法，包括以下步骤：

步骤一、建立正弦参考波的表达式；

步骤二、根据载波频率比N建立三角载波的表达式；

步骤三、根据载波频率比N，计算出两电平电压源换流器的旋转电机模型中换向片的数量和大小的种类；

步骤四：在自然采样法下，计算三角载波与正弦参考波的自然交点对应的时刻t₁,t₂,…t_2N；

步骤五：计算各换向片的大小和相邻换向片之间的间距，结合绕组和电刷的数量、绕组和电刷的电角度关系，完成两电平电压源换流器的旋转电机模型的建立。

作为本发明的进一步改进，所述步骤一中，正弦参考波的表达式为：

u_r(t)＝U_rmsin(ωt)

式中，u_r(t)为正弦参考波，U_rm为正弦波的幅值，ω为电网电压角频率。

作为本发明的进一步改进，所述步骤二中，三角载波的表达式为：

u_c2(t)＝-u_c1(t)