[发明专利]用于电力变流器系统电磁暂态仿真加速的坐标变换方法

摘要

一种用于电力变流器系统电磁暂态仿真加速的坐标变换方法，在仿真方式下，电力变流器较高的调制频率不再成为制约系统仿真计算步长的关键因素，仿真研究能够根据实际需要更灵活地选取仿真参数。另一方面，由于采用坐标变换后系统状态矩阵成为恒系数矩阵，不再需要在每一次开关状态改变后进行开关动作时刻定位，以及相关的线性插值运算，消除了这一部分带来的数值误差，电磁暂态仿真结果也能够得到较好的改善。本发明的状态矩阵具有不随仿真时间和电力电子开关状态变化的性质，使得数值仿真采用的积分步长能够远远大于使用原始模型时所允许的仿真步长，提高含电力变流器系统的电力系统电磁暂态仿真的计算效率，实现显著的仿真加速效果。

主权项

1.一种用于电力变流器系统电磁暂态仿真加速的坐标变换方法，其特征在于，包括如下步骤：1)读取含电力变流器的待仿真电力系统算例输入文件，得到所述系统的结构与参数；2)根据仿真加速需要，在待仿真电力系统中选取一个以上包含电力变流器系统的区域，作为在仿真中使用坐标变换加速方法的子系统，这些子系统与待仿真电力系统中的其他部分通过公共节点连接；3)对于每一个使用坐标变换加速方法的子系统，都要进行如下操作：遍历子系统中包含的所有独立电力电子开关的不同开关状态组合所对应的电路拓扑结构，依次建立对应的标准状态空间方程：其中，x,u,y分别是该子系统的状态变量、输入变量和输出变量，p表示该子系统中独立电力电子开关的数目，此时该子系统共有2p种不同的开关状态组合，Ai是状态矩阵，Bi是输入矩阵，Ci是输出矩阵，Di是直馈矩阵；4)设置仿真计算步长Δt，对于每一个使用坐标变换加速方法的子系统，设置坐标变换计算步长δt，仿真初值x0；5)对于每一个使用坐标变换加速方法的子系统，设置xn＝x0，其中xn是x(tn)的数值近似，设置仿真计算时刻tn＝0，启动仿真计算；6)对于每一个使用坐标变换加速方法的子系统，根据其中包含的电力变流器的控制指令，在[0,T]区间上以δt为步长计算坐标变换矩阵P(t)在离散点上的采样集合P＝{P(0),P(δt),P(2δt),...,P(mδt)}，其中T表示开关控制周期，m是满足mδt满足x＝P(t)v，v＝P^‑1(t)x，其中v表示坐标变换后子系统的状态变量，Q是状态矩阵，是输入矩阵，是输出矩阵，D是直馈矩阵；7)在[tn,tn+Δt]时步内，对于每一个使用坐标变换加速方法的子系统，使用隐式积分公式对子系统经坐标变换后的状态空间方程进行差分化，由vn,u(tn),u(tn+Δt)以及集合P计算得到vn+1和yn+1，其中vn+1和yn+1分别是v(tn+1)和y(tn+Δt)的数值近似；8)待仿真电力系统中除子系统之外的部分使用常规电磁暂态仿真方法进行计算，并使用基于状态变量‑节点分析混合框架的电力系统电磁暂态仿真建模方法与各子系统进行接口；9)结束本时步的仿真计算，更新tn＝tn+Δt，仿真向前推进一个步长，如果tn小于仿真结束时间Tend，进入下一步，否则仿真结束；10)判断电力变流器的控制指令是否发生变化，如果是，跳至步骤6)，否则跳至步骤7)。