[发明专利]面向状态变量节点分析混合框架的电磁暂态仿真插值方法

摘要

一种面向状态变量节点分析混合框架的电磁暂态仿真插值方法：基于节点方程和状态方程分别建立研究系统的电磁暂态仿真模型；对由节点方程和状态方程构成的混合框架进行由t时刻到t+Δt时刻的梯形法积分求解；检测所有开关动作情况；改变开关状态，重新形成暂态计算矩阵；重新检测所有开关动作情况；运用线性插值方法，对混合框架中的节点方程和状态方程t_s和时刻值外插到时刻值；对混合框架进行由时刻到时刻采用两步半步长后向欧拉法进行重新初始化；比较时刻与时刻t+Δt的前后关系，若则进行一步线性插值得到t+Δt时刻的值，否则对混合框架进行由时刻到时刻的梯形法积分求解。本发明实现了开关动作时刻系统状态的计算与重初始化，消除了开关动作之后数值振荡问题。

主权项

1.一种面向状态变量节点分析混合框架的电磁暂态仿真插值方法，其特征在于，包括如下步骤：1）基于节点方程和状态方程分别建立研究系统的电磁暂态仿真模型，确定节点方程与状态方程的接口变量，以联系节点电压e_N为状态方程的输入量和以状态方程注入联系节点电流i_N为状态方程的输出量，即u=e_N，y=i_N；2）对由节点方程和状态方程构成的混合框架进行由t时刻到t+Δt时刻的梯形法积分求解；3）检测所有开关动作情况，如果不存在开关动作则转步骤2），否则通过线性插值的方法，由t和t+Δt时刻节点方程与状态方程中各值内插到最先动作开关t_s时刻值，即计算eN(ts)=eN(t)+α(eN(t+Δt)-eN(t))x(ts)=x(t)+α(x(t+Δt)-x(t))iN(ts)=iN(t)+α(iN(t+Δt)-iN(t)),]]>其中插值系数由开关电流最先反向的开关在t和t+Δt时刻电流值i_s(t)和i_s(t+Δt)确定，即α=is(t)is(t)-is(t+Δt);]]>4）改变开关状态，重新形成暂态计算矩阵，对混合框架进行由t_s时刻到时刻的半步长后向欧拉法积分求解；5）重新检测所有开关动作情况，如果没有其他开关动作，则转入下一步，否则返回步骤4）；6）运用线性插值方法，对混合框架中的节点方程和状态方程t_s和时刻值外插到时刻值，此时α=-1.0，即计算eN(ts-Δt2)=eN(ts)+α(eN(ts+Δt2)-eN(ts))x(ts-Δt2)=x(ts)+α(x(ts+Δt2)-x(ts))iN(ts-Δt2)=iN(ts)+α(iN(ts+Δt2)-iN(ts));]]>7）对混合框架进行由时刻到时刻采用两步半步长后向欧拉法进行重新初始化；8）比较时刻与时刻t+Δt的前后关系，若则采用如下方法一，否则采用如下方法二；方法一：进行一步线性插值得到t+Δt时刻的值，此时即计算eN(t+Δt)=eN(ts)+α(eN(ts+Δt2)-eN(ts))x(t+Δt)=x(ts)+α(x(ts+Δt2)-x(ts))iN(t+Δt)=iN(ts)+α(iN(ts+Δt2)-iN(ts)),]]>使与原来的仿真时标保持同步；方法二：对混合框架进行由时刻到时刻的梯形法积分求解，即由时刻对状态变量节点分析混合框架的计算方程G_globalu=i_global应用梯形法积分至时刻，并计算得到和其中W_s和i_{N_hist}参与计算方程G_globalu=i_global的求解；继续进行一步线性插值得到t+Δt时刻的值，此时即计算eN(t+Δt)=eN(ts+Δt2)+α(eN(ts+3Δt2)-eN(ts+Δt2))x(t+Δt)=x(ts+Δt2)+α(x(ts+3Δt2)-x(ts+Δt2))iN(t+Δt)=iN(ts+Δt2)+α(iN(ts+3Δt2)-iN(ts+Δt2)),]]>使与原来的仿真时标保持同步。