[发明专利]基于宽频等值电路模型的电压调节器冲击过电压计算方法

权利要求书

1.基于宽频等值电路模型的电压调节器冲击过电压计算方法，包括以下步骤：

步骤1：根据有源电压调节器的拓扑结构，生成有源电压调节器的等效接线原理图；

步骤2：建立换流变压器和有源电压调节器中取能变压器的宽频等值电路模型；

步骤3：根据电磁场有限元计算方法，计算换流变压器和取能变压器宽频等值电路模型中的各个电阻、电感和电容值；

步骤4：建立有源电压调节器中功率模块的宽频等值电路模型；

步骤5：根据阻抗有理函数逼近的方法，计算功率模块宽频等值电路模型中的各个电阻、电感和电容值；

步骤6：确定换流变压器和有源电压调节器最终的宽频等值电路模型；

步骤7：在最终宽频等值电路模型中的交流母线处施加相应的雷电和操作冲击电压；

步骤8：采用电路仿真分析软件PSCAD/EMTDC搭建步骤6得到的换流变压器和有源电压调节器最终的宽频等值电路模型，按照步骤7中确定的位置、幅值和波形施加雷电和操作冲击电压，通过求解电路模型得到换流变压器和有源电压调节器各个位置的瞬时电压值，根据不同位置的随时间变化的电压值可得到换流变压器和有源电压调节器的过电压分布结果。

2.根据权利要求1所述的基于宽频等值电路模型的电压调节器冲击过电压计算方法，其特征为：所述步骤1进一步包括如下内容：根据换流变压器绕组的连接方式、换流变压器和有源电压调节器之间的连接方式以及有源电压调节器的拓扑结构，生成有源电压调节器的等效接线原理图。

3.根据权利要求2所述的基于宽频等值电路模型的电压调节器冲击过电压计算方法，其特征为：所述步骤1进一步包括如下内容：当所述换流变压器为单相三绕组变压器时，所述换流变压器分别为网侧绕组、阀侧绕组和调压绕组，其中，A、N分别为网侧绕组的首端和末端，G为接地端；所述有源电压调节器的拓扑包括取能变压器、电容和多个背靠背的功率模块，所述功率模块又分为整流功率模块和逆变功率模块；所述取能变压器高压绕组与换流变压器的调压绕组相连接，低压绕组与整流功率模块相连接；有源电压调节器多个逆变功率模块的输出端口相串联，再分别与N端和G端相连。

4.根据权利要求1所述的基于宽频等值电路模型的电压调节器冲击过电压计算方法，其特征为：所述步骤2进一步包括如下内容：建立由换流变压器各个绕组的电感、电阻、绕组的匝间电容、绕组的对地电容及绕组间的耦合电容构成的换流变压器宽频等值电路模型；建立由取能变压器高压侧和低压侧绕组的电感、电阻、绕组的匝间电容、绕组的对地电容及绕组间的耦合电容构成的取能变压器宽频等值电路模型。

5.根据权利要求1所述的基于宽频等值电路模型的电压调节器冲击过电压计算方法，其特征为：所述步骤3进一步包括如下内容：在步骤2中建立的换流变压器和取能变压器的宽频等值电路模型中，施加工频电压源激励，通过绕组的有功损耗可以计算出变压器绕组的等效电阻、通过绕组匝间的磁场储能可以计算出绕组的漏电感、通过绕组和地之间的电场储能可以计算出绕组的对地电容、绕组匝间的电场储能可以计算出绕组的匝间电容、通过绕组间的电场储能可以计算出绕组间的耦合电容。

6.根据权利要求1所述的基于宽频等值电路模型的电压调节器冲击过电压计算方法，其特征为：所述步骤5进一步包括如下内容：有源电压调节器的功率模块为H桥换流器，通过网络分析仪测量得到H桥换流器中IGBT和二极管器件的阻抗频率特性数据，为一系列与频率相关的离散点，再将测得的离散点进行有理函数逼近，然后进行电路综合，得到最终器件的RLC等效串并联电路。