[发明专利]一种舰船直流综合电力推进系统环网交直流混合潮流计算方法

权利要求书

1.一种舰船直流综合电力推进系统环网交直流混合潮流计算方法，其特征在于：包括以下步骤

(1)，定义舰船直流综合电力推进系统的母线及支路，得到系统潮流计算等效结构；

(2)，根据系统潮流计算等效结构，建立舰船直流综合电力推进系统电缆支路、换流器支路以及直流变换器支路的数学模型：基于直流配电网络进行潮流计算，以电感为短路状态，电容为短路状态，将电缆支路简化为纯电阻电路；换流器有两种工作状态：一是发电机/分布式电源将电能汇入电力系统时工作于整流状态；二是电力系统为交流负载提供电能时工作于逆变状态；直流变换器支路按照如下步骤建立数学模型：

21)，建立包含元器件损耗的等效电路；

22)，分别列出开关导通和关断时段的电感电压及电容电流表达式；

23)，假设一个周期内电感电流及电容电压恒定；

24)，考虑一个周期内电感电压与电容电流积分都为0；

25)，对开关断开和闭合情况下各电子器件工作情况列写方程，求出等效参数；

(3)，根据舰船直流综合电力推进系统的负载及拓扑情况，确定环型/网型网络的各节点类型以及各辐射型网络的直流根节点：根据牛顿拉夫逊法中各节点的定义，除去交流参数后将系统中的节点分为定P节点、定I节点和定V节点；利用前推回代法确定直流根节点：下端网络为辐射型网络；以及该节点的上一节点在环型网络中；

(4)，利用前推法及电缆支路、换流器支路、直流变换器支路的稳态数学模型，计算辐射型网络参数，并将计算出的直流根节点的功率P_k-1、电压U_k-1、电流I_k-1作为环型/网型网络第k(k≥1)次迭代的初始值；在使用前推法前计算交流侧等效功率，并以功率或电流的正负来区别电源端和负载端：换流器工作在定电压控制时，将交流侧等效为已知末节点参数，求取根节点参数的两节点交流系统，并结合求出的换流器等效损耗，得出直流母线侧的等效参数；换流器工作在定脉宽调制比控制时，将交流侧等效为两节点交流前推回代系统进行计算，并将计算后的首端功率及电压作为此次迭代的直流母线参数；

(5)，确定环型/网型网络中除直流根节点外的各节点的第k次迭代的初始值：若k＝1，则此时为根据节点类型、电压等级以及功率所确定的初始值P₀、U₀、I₀；若k≠1，则此时为第k-1次迭代的结束值P_k-1、U_k-1、I_k-1；

(6)，根据电缆支路数学模型及直流变换器支路数学模型，计算节点导纳矩阵Y；

(7)，利用直流牛顿拉夫逊法求解环型/网型网络的电压偏移量ΔU_k、功率偏移量ΔP_k和电流偏移量ΔI_k，并计算第k次迭代后各节点的电压U_k、功率P_k及电流的结束值I_k：

71)，求取节点导纳矩阵；

72)，列出舰船直流综合电力推进系统中各节点功率、电流方程；

73)，根据泰勒展开公式得到修正方程；

74)，求取雅克比矩阵元素值；

75)，求取功率和电流偏移量，并计算新的功率和电流值；

76)，求取电压偏移量及新的电压值；

(8)，利用直流根节点第k次迭代的结束值P_k、U_k、I_k以及回代法，计算舰船直流综合电力推进系统中辐射型网络各节点的功率、电压第k次迭代结束值；

(9)，重复步骤(4)～步骤(8)，当迭代结果满足收敛条件时，停止计算。

2.根据权利要求1所述的一种舰船直流综合电力推进系统环网交直流混合潮流计算方法，其特征在于，所述的步骤(1)中根据负载或电源在舰船上的实际分布情况，考虑电缆、换流器和直流变换器，在形成系统网络结构时构造直流母线节点，以保持计算的完整性。