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一种基于指数积分的电力电子开关恒导纳模型

电网技术 2022年第4期46卷 1519-1528页

作者：许明旺姚逸凡宋文达姚蜀军韩民晓华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206 中国长江三峡集团有限公司四川分公司四川省成都市610041

当前电力系统中的电力电子装置越来越多,电力系统的电力电子化趋势日益增强。针对电力电子开关二值电阻模型导纳矩阵时变以及传统L/C模型暂态过程精度低、虚拟功率损耗大的问题,提出了一种基于指数积分的电力电子开关恒导纳模型。该模... 详细信息

当前电力系统中的电力电子装置越来越多,电力系统的电力电子化趋势日益增强。针对电力电子开关二值电阻模型导纳矩阵时变以及传统L/C模型暂态过程精度低、虚拟功率损耗大的问题,提出了一种基于指数积分的电力电子开关恒导纳模型。该模型综合二值电阻模型和传统L/C恒导纳模型的特点,考虑了开关实际工作过程中存在的稳态损耗及切换时的暂态过程,并能够保证导纳矩阵不变从而提高仿真效率。即通过在传统L/C恒导纳模型导通和关断等效支路中分别引入电阻R_(on)、R_(off),形成具有阻尼作用的一阶动态电路形式。通过终值定理证明所提模型稳态情况下与二值电阻模型一致,然后通过谱半径分析确定模型的L/C参数,使所提模型开关切换时的暂态过程相比于传统L/C模型更短,从而虚拟功率损耗也更低,并从数学上分析了采用指数积分法的精度高于基于时域逼近的仿真方法。最后,通过算例验证了该模型的有效性与可行性。

关键词：电磁暂态仿真恒导纳建模指数积分虚拟功率损耗

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电力电子换流器离散小步合成实时仿真模型

电工技术学报 2022年第20期37卷 5267-5277页

作者：李子润徐晋汪可友吴盼李国杰上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海200240

随着电力电子换流器的开关频率越来越高,对电力电子化系统实时仿真的精度提出更高的要求,基于电感/电容(L/C)等效的定导纳开关模型是目前的主流开关模型之一,但这种模型的开关暂态过程存在“虚拟功率损耗”问题,开关频率越高,仿真结果... 详细信息

随着电力电子换流器的开关频率越来越高,对电力电子化系统实时仿真的精度提出更高的要求,基于电感/电容(L/C)等效的定导纳开关模型是目前的主流开关模型之一,但这种模型的开关暂态过程存在“虚拟功率损耗”问题,开关频率越高,仿真结果失真越严重。该文首先构建电力电子换流器小步长模型的离散状态空间形式,基于此,构建电力电子换流器的小步合成实时仿真模型,保留L/C模型恒导纳特性的同时有效地消除了由开关支路主导的工作模态的暂态过程,进一步分析L/C开关模型支路对电力电子换流器的工作模态的影响,通过小步合成模型消除L/C模型引入的特征值,使L/C模型更精准地模拟理想开关,同时保留系统的正常工作模态。分别构建双有源桥、三相两电平逆变器和三电平逆变器的小步合成模型并进行实时仿真,与传统实时仿真模型对比表明,所提小步合成模型在不影响仿真效率的前提下,有效地解决了L/C开关模型的“虚拟功率损耗”问题,且具有较好的通用性,无需重新设置开关参数即可适用于多种拓扑。

关键词：小步合成法 L/C模型电力电子换流器实时仿真虚拟功率损耗

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基于交叉初始化的换流器参数化恒导纳模型

中国电机工程学报 2021年第10期41卷 3518-3527页

作者：曹阳顾伟柳伟曹戈楼冠男邹德虎东南大学电气工程学院江苏省南京市210096 南京理工大学自动化学院江苏省南京市210094

电力系统小步长仿真中,电力电子换流器常采用基于电感电容等效的恒导纳模型,存在参数不易设置、虚拟功率损耗高、模型特性与理想模型差距大等问题。鉴于此,文中提出一种基于交叉初始化的换流器参数化恒导纳模型。在换流器两种不同运行... 详细信息

电力系统小步长仿真中,电力电子换流器常采用基于电感电容等效的恒导纳模型,存在参数不易设置、虚拟功率损耗高、模型特性与理想模型差距大等问题。鉴于此,文中提出一种基于交叉初始化的换流器参数化恒导纳模型。在换流器两种不同运行状态下,开关采用含参数历史电流源的恒导纳模型,模型的稳态特性和暂态收敛特性由历史电流源参数决定,实现了参数设置与外电路解耦。同时通过交叉初始化方法,即状态切换时同桥臂开关相互初始化,减小了状态切换误差初值,解决了模型的虚拟功率损耗问题。仿真结果表明,本模型具有与传统恒导纳模型相同的计算效率和更高的精度,其运行特性更接近理想开关模型。

关键词：换流器小步长仿真恒导纳模型电力电子开关虚拟功率损耗

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基于响应匹配的电力电子换流器恒导纳建模

中国电机工程学报 2019年第13期39卷 3879-3888页

作者：徐晋汪可友李国杰郑晓冬电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学)

恒导纳建模是电力电子换流器实时仿真常用的建模方法。为了解决传统恒导纳模型的虚拟功率损耗问题,提出一种基于响应匹配的换流器恒导纳建模方法。该方法采用含参数化历史电流源的恒导纳开关模型,并将其视为线性离散时间系统进行分析。... 详细信息

恒导纳建模是电力电子换流器实时仿真常用的建模方法。为了解决传统恒导纳模型的虚拟功率损耗问题,提出一种基于响应匹配的换流器恒导纳建模方法。该方法采用含参数化历史电流源的恒导纳开关模型,并将其视为线性离散时间系统进行分析。通过使得该离散时间系统的稳态响应特性和暂态响应特性能与理想开关相匹配来确定历史电流源的待定参数。该方法被分别应用于两电平桥式换流器、三电平换流器和基本直流斩波电路的建模。仿真结果显示,在不同换流器拓扑和不同开关频率下,基于响应匹配的恒导纳模型均较好地解决了虚拟功率损耗问题。

关键词：恒导纳建模换流器实时仿真虚拟功率损耗响应匹配