[发明专利]一种基于交叉初始化的换流器参数化恒导纳建模方法

权利要求书

1.一种基于交叉初始化的换流器参数化恒导纳建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)对电力电子换流器进行电磁暂态仿真建模，其中开关采用参数历史电流源恒导纳模型，其他元件采用传统电磁暂态仿真积分模型建立，并给定系统初始值和步长；

(2)检测是否发生运行状态切换，如果发生状态切换则进行交叉初始化修正，如果未发生不做处理；

(3)根据网络拓扑结构和预期控制效果计算模型参数，建立全网等效电磁导纳矩阵和历史电流源，得到换流器电磁暂态仿真等效模型；

(4)根据电磁暂态基本求解方程I＝YU求解电磁暂态仿真等效模型建立的方程，获取当前时刻换流器电磁暂态模型仿真结果；

(5)根据当前时刻网络各节点状态量，更新电磁暂态仿真等效导纳阵和历史电流源用于下一时刻求解，回到步骤(2)，直至到达仿真终止时间；

步骤(1)中，换流器电磁暂态仿真模型包括电力电子开关、电感、电容和控制部分，具体关系如下：

直流侧电压U_dc由外部直流电压源提供，直流侧输出电流I_dc与输出功率P_dc经过直流侧并联电容后传入若干组由上下两个开关组成的桥臂，再传出到交流电网U_ac中；电网反馈有功功率P_grid和无功功率Q_gird给外环控制器，外环控制器输出电流参考值idref、iqref给内环控制器，内环控制器将交流侧dq轴电流分量id、iq与参考值大小进行比较产生逆变器的SPWM控制信号；

步骤(2)中，交叉初始化修正方法具体为：

在换流器运行状态切换时刻，动作开关的注入电流源使用对应桥臂上另一开关的电压和电流的历史状态量计算得到，可大大减小切换时刻初值的误差偏移，假设换流器运行状态由S₁关断、S₂导通切换至S₁导通、S₂关断，得到交叉初始化初值为：

用上述状态量初值求解状态切换时刻注入电流源I_inj,up(t),I_inj,down(t)_；

步骤(3)中，建立换流器电磁暂态仿真等效模型具体为：

对于给定电力电子开关，用以下方程来表述：

其中，α、β分别为等效注入电流源的电压系数、电流系数；

对于电感、电容元件，利用后向欧拉法求等效导纳和历史电流源：

上式为含有未知状态量电压u(t)、电流i(t)和已知状态量前一时刻电压u(t-△t)、前一时刻电流i(t-△t)的代数方程，通过化简得形如i＝G_eq*u+I_inj的形式，进而可得到电磁暂态仿真等效导纳矩阵G_eq和等效注入电流源I_inj，根据I＝YU求解代数方程组；

步骤(4)中，根据网络拓扑结构和预期控制效果建立电磁暂态仿真模型的步骤如下：

(41)建立换流器参数化恒导纳模型：

(42)对开关模型进行复频域稳态运行分析，得到开关模型参数表达式为：

(43)根据网络拓扑结构求解得到关于换流器桥臂中点电压和关断状态下开关的矩阵方程，其中上桥臂开关导通、下桥臂开关关断：

(44)分析参数化模型暂态运行特性，得到两种不同运行状态下模型对应参数如下：

时，

时，

(45)建立换流器电磁暂态仿真系统控制环节、网侧接口模型，联立电磁暂态基本求解方程I＝YU；

(46)结合接口参数求解换流器电磁暂态仿真方程，得到当前时刻各节点状态量用于更新电磁暂态等效导纳矩阵和历史电流源，回到步骤(43)继续计算直到到达仿真终止时间。