[发明专利]一种自适应三相PWM变流器的建模方法和装置

说明书

一种自适应三相PWM变流器的建模方法和装置，可解决现有的方法很难在保证三相PWM变流器系统仿真精度的同时控制仿真速度不至于过长的技术问题。包括确定三相PWM变流器系统的基本动力学方程；建立三相PWM变流器状态空间平均模型；将系统网端电压幅值作为切换模型的依据；通过设定纹波精度极限值来控制模型仿真精度。本发明利用KBM平均理论求取三相PWM变流器系统状态变量x的平均值；通过设定纹波精度极限值σ来控制模型的仿真精度，在系统仿真的过程中，直接求取了系统状态变量的纹波值εφ₁或εφ₁+ε²φ₂，为以后分析系统纹波提供便利。

技术领域

本发明涉及电力产业中的三相PWM变流器技术领域，具体涉及一种自适应三相PWM变流器的建模方法和装置。

背景技术

近些年国内外对于分布式电源的研究愈发深入，使得其在当今电网中的渗透率也愈发增高。通常分布式电源在接入电网时需要先经过变流器进行电能转换，由此导致大量的变流器也介入了电网系统。变流器，尤其是三相PWM变流器是一种强非线性元件，其强非线性主要来源于其内部的开关元件。开关元件的导通关断动作是一种间断动作，会导致谐波的产生。因此大量的变流器接入电网会将谐波引入电网，由此导致电网电压幅值和频率的波动，从而影响到整个电网的稳定运行。因此为了研究变流器，特别是三相PWM变流器的接入对电网运行的影响，需要对其进行高效精准的建模仿真。

目前用于对三相PWM变流器进行建模的主要方法有：KBM平均法、零阶状态空间平均法、广义状态空间平均法、分段状态空间平均法等等。由于三相PWM变流器系统的电磁暂态仿真时间尺度是微秒级别的，上述的方法很难在保证三相PWM变流器系统仿真精度的同时控制仿真速度不至于过长。常用的零阶状态空间平均模型的仿真速度较快但很难保证精度；广义状态空间平均法可通过展开状态变量的高阶傅立叶级数提高仿真精度，但相对地仿真时间消耗大。总的来说，现有的模型中鲜有在电磁暂态情况下实现三相PWM变流器快速精准的仿真模型。

发明内容

本发明提出的一种自适应三相PWM变流器的建模方法和装置，可解决现有的方法很难在保证三相PWM变流器系统仿真精度的同时控制仿真速度不至于过长的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种自适应三相PWM变流器的建模方法，包括：

S100、确定三相PWM变流器系统的基本动力学方程；

S200、以基本动力学方程为基础，建立三相PWM变流器系统状态空间平均模型；

S300、通过设定纹波精度极限值来控制所述三相PWM变流器系统状态空间平均模型仿真时的精度。

进一步的，所述步骤S300之前还包括当系统运行状态发生稳态与暂态转变时，将系统网端电压幅值作为切换所述三相PWM变流器系统状态空间平均模型的依据。

进一步的，所述S100确定三相PWM变流器系统的基本动力学方程；

具体包括：

三相PWM变流器系统的基本动力学方程，如(1)式所示：

式(1)中，x为变流器系统的状态变量；为状态变量x的导数；f(t，x)是关于时间t和状态变量x的函数；x(0)为状态变量x初值；ε是一个描述扰动的小参量；a为状态变量x初始值。

所述S300通过设定纹波精度极限值来控制所述三相PWM变流器系统状态空间平均模型仿真时的精度；

具体通过运用KBM平均法来控制模型精度，其基本方程为：