一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法及装置，该方法包括获取原始相域电机模型；根据三角变换公式，获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式；将所述矩阵关系式分别代入Req的原始表达式以及eh(t)的原始表达式中进行整理，获得等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型。本发明专利技术实施例在原始相域电机模型的基础上，通过三角变换获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式，将矩阵关系式代入原始相域电机模型中，使原始相域电机模型等效电阻矩阵和历史项计算中采用的矩阵转换为稀疏矩阵，提高了模型计算效率。

【技术实现步骤摘要】
一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法及装置
本专利技术实施例涉及电力系统电磁暂态仿真
，尤其涉及一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法及装置。
技术介绍
精确、高效的暂态仿真是电网运行控制所需的关键支撑技术。交流电机作为电力系统中的基础元件，在电力系统中发挥着重要作用。电力系统的电能主要靠同步发电机产生，而大多数的负载由感应电动机拖动。构建高效，准确的同步电机电磁暂态模型具有重要的意义。目前，广泛应用于各类EMTP商业仿真软件中如PSCAD，MicroTran，ATP，EMTP-RV的同步电机模型为dq0同步电机模型。但该类dq0电机模型采用间接的电机-电网接口，当电机与外部电路时，容易存在接口误差，从而使得仿真计算不准确。为了改进电机的机网接口，目前已有文献提供了abc相坐标系下的相域同步电机模型。该类模型具有直接的机网接口，可有效的改进同步电机电磁暂态模型的稳定性与精度。然而该类模型计算量较大，仿真效率较低。
技术实现思路
针对传统相域电机电磁暂态仿真模型的计算量较大，仿真效率较低的缺陷。本专利技术实施例提供一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法。第一方面，本专利技术实施例提供一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法，包括：S1，获取原始相域电机模型；其中，所述原始相域电机模型为：vabcs(t)＝Reqiabcs(t)+eh(t)；式中，Req表示等效电阻矩阵；iabcs(t)表示电机定子的电流；eh(t)表示总的历史项；S2，根据三角变换公式，获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式；S3，将所述矩阵关系式分别代入Req的原始表达式以及eh(t)的原始表达式中进行整理，获得等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型；S4，根据等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型，获得相域电机的简化模型。第二方面，本专利技术实施例提供一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化装置，包括：获取模块，用于获取原始相域电机模型；其中，原始相域电机模型为：vabcs(t)＝Reqiabcs(t)+eh(t)；式中，Req表示等效电阻矩阵；iabcs(t)表示电机定子的电流；eh(t)表示总的历史项；三角变换模块，用于根据三角变换公式，获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式；整理模块，用于将所述矩阵关系式分别代入Req的原始表达式以及eh(t)的原始表达式中进行整理，获得等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型；简化模块，用于根据等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型，获得相域电机的简化模型。第三方面，本专利技术实施例提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，处理器调用所述程序指令能够执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法。第四方面，本专利技术实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法。本专利技术实施例提供的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法，在原始相域电机模型的基础上，通过三角变换获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式，将矩阵关系式代入原始相域电机模型中，使原始相域电机模型等效电阻矩阵和历史项计算中采用的矩阵转换为稀疏矩阵，提高了模型计算效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为根据本专利技术实施例提供的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法流程示意图；图2为根据本专利技术实施例提供的同步电机的定子a相电流波形图；图3为根据本专利技术实施例提供的同步电机的转速波形图；图4为根据本专利技术实施例提供的相域电机电磁暂态仿真模型的优化装置的结构框图；图5为根据本专利技术实施例提供的电子设备的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在本专利技术实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。由于传统相域电磁暂态仿真模型的计算中所采用的系数矩阵多数为满阵，在传统相域电磁暂态仿真模型的计算时，满阵之间的运算耗时较大，造成传统相域电磁暂态仿真模型的仿真效率较低的缺陷。因此，本专利技术实施例提供了一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法，在原始相域电机模型的基础上，通过三角变换获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式，将矩阵关系式代入原始相域电机模型中，使原始相域电机模型等效电阻矩阵和历史项计算中采用的矩阵转换为稀疏矩阵。解决了传统相域电机电磁暂态仿真模型的计算量较大，仿真效率较低的缺陷，提高了模型计算效率。图1为根据本专利技术实施例提供的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法的流程示意图；参照图1，相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法包括：S1，获取原始相域电机模型；其中，所述原始相域电机模型为：vabcs(t)＝Reqiabcs(t)+eh(t)；式中，Req表示等效电阻矩阵；iabcs(t)表示电机定子的电流；eh(t)表示总的历史项。需要说明的是，本实施例中，总的历史项eh(t)是指历史电压源。S2，根据三角变换公式，获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式；S3，将所述矩阵关系式分别代入等效电阻矩阵的原始表达式以及总的历史项的原始表达式中进行整理，获得等效电阻矩阵的简化模型和总的历史项的简化模型；S4，根据等效电阻矩阵的简化模型和总的历史项的简化模型，获得相域电机的简化模型。其中，步骤S1中，获取原始相域电机模型具体包括：传统相域电机电磁暂态仿真模型的电压公式可由公式(1)来描述：其中，传统相域电机电磁暂态仿真模型即为原始相域电机模型，为描述简洁，以下实施例中，“相域电机电磁暂态仿真模型”也简称为“相域电机模型”。vqdr(t)＝[vkq1(t)vkq2(t)vfd(t)vkd(t)](2)iqdr(t)＝[ikq1(t)ikq2(t)ifd(t)ikd(t)](3)λqdr(t)＝[λkq1(t)λkq2(t)λfd(t)λkd(t)](4)Rs＝diag[rsrsrs](5)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法，其特征在于，包括：S1，获取原始相域电机模型；其中，所述原始相域电机模型为：vabcs(t)＝Reqiabcs(t)+eh(t)；式中，Req表示等效电阻矩阵；iabcs(t)表示电机定子的电流；eh(t)表示总的历史项；S2，根据三角变换公式，获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式；S3，将所述矩阵关系式分别代入等效电阻矩阵Req的原始表达式以及总的历史项eh(t)的原始表达式中进行整理，获得等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型；S4，根据等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型，获得相域电机的简化模型。

【技术特征摘要】
1.一种相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法，其特征在于，包括：S1，获取原始相域电机模型；其中，所述原始相域电机模型为：vabcs(t)＝Reqiabcs(t)+eh(t)；式中，Req表示等效电阻矩阵；iabcs(t)表示电机定子的电流；eh(t)表示总的历史项；S2，根据三角变换公式，获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式；S3，将所述矩阵关系式分别代入等效电阻矩阵Req的原始表达式以及总的历史项eh(t)的原始表达式中进行整理，获得等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型；S4，根据等效电阻矩阵Req的简化模型和总的历史项eh(t)的简化模型，获得相域电机的简化模型。2.根据权利要求1所述的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法，所述方法还包括：对原始相域电机模型和相域电机的简化模型分别进行仿真，对比仿真结果，对模型偏差进行评估。3.根据权利要求1所述的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法，其特征在于，在获得相域电机的简化模型之后，所述方法进一步包括：将相域电机的简化模型单个步长所需的CPU时间与原始相域电机模型单个步长所需的CPU时间进行比较，评估两种模型的仿真效率。4.根据权利要求1所述的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法，其特征在于，所述原始相域电机模型具体包括：vabcs(t)＝Reqiabcs(t)+eh(t)其中：式中，vabcs(t)表示电机定子侧的电压，Req表示等效电阻矩阵，eh(t)表示总的历史项；Rs、Rr分别表示定子与转子的电阻矩阵，Ls(θr(t))为电机定子电感矩阵；Lr为电机转子电感矩阵；Lsr(θr(t))和Lrs(θr(t))分别表示电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵，esh(t)表示历史电流项，erh(t)表示转子历史项。5.根据权利要求4所述的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法，其特征在于，步骤S2中，所述根据三角变换公式，获取电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵的矩阵关系式具体包括：根据三角变换公式，获得如下关系式：式中，Lsr(θr)和Lrs(θr)分别表示电机定子绕组互感矩阵与电机转子绕组互感矩阵；K(θr)，K-1(θr)分别代表派克变换与派克反变换；其中，为恒定矩阵，具体如下：6.根据权利要求5所述的相域电机电磁暂态仿真模型的优化方法，其特征在于，所述S3具体包括：S31，将所述矩阵关系式代入等效电阻矩阵Req的原始表达式以及进行整理，...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏越，李晓萌，饶宇飞，陈颖，关慧哲，徐得超，张星，
申请(专利权)人：清华大学，国网河南省电力公司电力科学研究院，中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11