一种判断多功率接口数模混合仿真系统稳定性的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种判断多功率接口数模混合仿真系统稳定性的方法，涉及功率型数模混合实时仿真技术领域，通过对各数字仿真子系统、物理仿真子系统和功率接口分别建立时域等效数学模型，并根据这些时域等效数学模型形成多功率接口数模混合仿真系统的时域等效数学模型，采用拉普拉斯变换从时域变换为频域数学模型后，求解多功率接口数模混合仿真系统的特征方程，并根据特征方程求解特征根，通过特征根的情况判断多功率接口数模混合仿真系统的稳定性，解决了目前缺乏判断多功率接口数模混合仿真系统稳定性的问题，而不必对各个接口分别进行考虑，因此方法实施较为便捷，对多功率接口数模混合仿真系统的设计实现与改进应用具有重要的指导意义。

A method to judge the stability of multi power interface digital analog hybrid simulation system

The invention discloses a method for judging the stability of a multi power interface digital analog hybrid simulation system, which relates to the field of power type digital analog hybrid real-time simulation technology. The time-domain equivalent mathematical model is established for each digital simulation subsystem, physical simulation subsystem and power interface respectively, and the time-domain equivalent mathematical model of a multi power interface digital analog hybrid simulation system is formed based on these time-domain equivalent mathematical models The equivalent mathematical model, which is transformed from time domain to frequency domain by Laplace transform, solves the characteristic equation of the multi power interface digital analog hybrid simulation system, and solves the characteristic root according to the characteristic equation, judges the stability of the multi power interface digital analog hybrid simulation system through the condition of the characteristic root, solves the lack of judging the stability of the multi power interface digital analog hybrid simulation system at present Therefore, the implementation of the method is more convenient, which has important guiding significance for the design, implementation and improvement of multi power interface digital analog hybrid simulation system.

【技术实现步骤摘要】
一种判断多功率接口数模混合仿真系统稳定性的方法
本专利技术涉及功率型数模混合实时仿真
，尤其涉及一种判断多功率接口数模混合仿真系统稳定性的方法。
技术介绍
尽管数模混合仿真技术受到了广泛的关注和研究，并且许多功率型数模混合仿真系统都已成功搭建和运行，但这些系统通常只包含一个功率接口，这就使得其应用场合受到诸多限制，只能将待仿真的原系统在一个节点处或通过一处解耦元件进行解耦，分成一个数字仿真子系统和一个物理仿真子系统。而多功率接口数模混合仿真系统则能够选取多个系统解耦节点，通过多个功率接口进行信号和功率交互，将原系统分解成多个数字和物理仿真子系统，分别进行数字仿真和物理模拟，可以更好地适应电力系统规模不断壮大、联系更加紧密、运行方式复杂多变的发展趋势。系统稳定是进行数模混合仿真的前提条件。数模混合仿真系统由数字仿真子系统、物理仿真子系统以及系统接口三部分组成。由于系统接口的引入，数模混和仿真系统在结构上有别于待仿真的原系统，原系统能够稳定运行并不能保证数模混合仿真系统的稳定运行，因此在实施数模混合仿真之前，有必要对系统的稳定性进行分析。现有的数模混合仿真系统稳定性判断方法基本上是在单功率接口数模混合仿真系统建模分析的基础上得到的，结论大多是需要满足数字仿真子系统的等效阻抗小于物理仿真子系统才能保证混合仿真系统稳定运行，对于多功率接口数模混合仿真系统而言情况就要变得复杂很多，因此现有的数模混合仿真系统稳定性判断方法不能满足多功率接口数模混合仿真系统的需求，有必要针对多功率接口的情况进行分析研究并得到相对应的稳定性判断方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种判断多功率接口数模混合仿真系统稳定性的方法，从而克服了现有缺乏判断多功率接口数模混合仿真系统稳定性的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种判断多功率接口数模混合仿真系统稳定性的方法，包括以下步骤：步骤1、对各数字仿真子系统和各物理仿真子系统分别建立时域等效数学模型；步骤2、对各功率接口建立时域等效数学模型；步骤3、根据数字仿真子系统、物理仿真子系统和功率接口的时域等效数学模型，得到多功率接口数模混合仿真系统的时域等效数学模型；步骤4、通过拉普拉斯变换将所述多功率接口数模混合仿真系统的时域等效数学模型变换为频域数学模型，并得到多功率接口数模混合仿真系统的特征方程；步骤5、根据所述多功率接口数模混合仿真系统的特征方程求解得到多功率接口数模混合仿真系统的特征根，通过所述特征根判断多功率接口数模混合仿真系统的稳定性。进一步的，所述步骤5中的判断方法为：若所有的特征根的实部均小于等于零，则多功率接口数模混合仿真系统稳定；若存在特征根的实部大于零，则多功率接口数模混合仿真系统不稳定。进一步的，所述多功率接口数模混合仿真系统包括：1个或多个数字仿真子系统、1个或多个物理仿真子系统以及1个或多个功率接口，所述数字仿真子系统通过1个或多个功率接口与物理仿真子系统相连接。进一步的，所述步骤1中，若所述数字仿真子系统通过一个所述功率接口与物理仿真子系统相连接，则采用单个功率接口的数字仿真子系统等效成串联的理想电压源和等效阻抗，所述采用单个功率接口的数字仿真子系统的时域等效数学模型表示为：ed(t)＝zd[id(t)+ydud(t)]+ud(t)(1)式(1)中，ed(t)为数字仿真子系统等效电压源，id(t)为数字侧接口受控电流源电流，ud(t)为数字侧接口电压，yd为数字侧接口导纳，zd为数字仿真子系统等效阻抗；若所述数字仿真子系统通过多个所述功率接口与物理仿真子系统相连接，则采用多个功率接口的数字仿真子系统等效成含源多端口系统，所述采用多个功率接口的数字仿真子系统的时域等效数学模型表示为：进一步的，将所述采用多个功率接口的数字仿真子系统作为一个整体，则所述数字仿真子系统时域等效数学模型统一为：Ed(t)＝ZdId(t)+(ZdYd+I)Ud(t)(3)式(3)中，Ed(t)为数字仿真子系统等效电压源列向量，Zd为数字仿真子系统等效阻抗矩阵，Id(t)为数字侧接口受控电流源电流列向量，Yd为数字侧接口导纳矩阵，I为单位对角矩阵，Ud(t)为数字侧接口电压列向量。进一步的，所述步骤1中，若所述物理仿真子系统通过一个功率接口与数字仿真子系统相连接，则采用单个功率接口的物理仿真子系统等效成串联的理想电压源和等效阻抗，所述单个功率接口的物理仿真子系统的时域等效数学模型表示为：up(t)＝zpip(t)+ep(t)(4)式(4)中，up(t)为物理侧接口电压，zp为物理仿真子系统等效阻抗，ip(t)为物理侧接口电流，ep(t)为物理仿真子系统等效电压源；若所述物理仿真子系统通过多个接口与数字仿真子系统相连接，则采用多个功率接口的物理仿真子系统等效成含源多端口系统，所述采用多个功率接口的物理仿真子系统的时域等效数学模型表示为：进一步的，将所述采用多个功率接口的物理仿真子系统作为一个整体，则时域等效数学模型统一表示为：Up(t)＝ZpIp(t)+Ep(t)(6)式(6)中，Up(t)为物理侧接口电压列向量，Zp为物理仿真子系统等效阻抗矩阵，Ip(t)为物理侧接口电流列向量，Ep(t)为物理仿真子系统等效电压源列向量。进一步的，所述各功率接口采用接口算法对所述多功率接口数模混合仿真系统进行解耦，得到数字侧接口和物理侧接口，所述数字侧接口等效成诺顿等值电路，所述物理侧接口等效成受控电压源，所述功率接口包括前向通道和反馈通道。进一步的，所述接口算法包括：理想变压器模型法、时变一阶近似法、部分电路复制法和阻尼阻抗法。进一步的，对于单个所述功率接口，其时域等效数学模型表示为：up(t)＝f(t)*ud(t-τ1)id(t)＝αip(t-τ2)+βup(t-τ2)(7)式(7)中，f(t)表示物理侧接口实际设备的特性，α和β根据不同接口算法取不同的值，τ1和τ2分别为前向通道和反馈通道的延时；将各所述功率接口作为一个整体，所述功率接口表示为：Up(t)＝F(t)*Ud(t-τ1)Id(t)＝AIp(t-τ2)+BUp(t-τ2)(8)式(8)中，F(t)为各接口f(t)所组成的对角矩阵，A和B分别为各接口α和β取值所组成的对角矩阵。与现有的技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术所提供的一种判断多功率接口数模混合仿真系统稳定性的方法，通过对各数字仿真子系统、物理仿真子系统和功率接口分别建立时域等效数学模型，并根据这些时域等效数学模型形成多功率接口数模混合仿真系统的时域等效数学模型，采用拉普拉斯变换从时域变换为频域数学模型后，求解多功率接口数模混合仿真系统的特征方程，并根据特征方程求解特征根，通过特征根的情况判断多功率接口数模混合仿真系统的稳定性，解决了目前缺乏判断多功率接口数模混合仿真系统稳定性的问题，而不必对各个接口分别进行考本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种判断多功率接口数模混合仿真系统稳定性的方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1、对各数字仿真子系统和各物理仿真子系统分别建立时域等效数学模型；/n步骤2、对各功率接口建立时域等效数学模型；/n步骤3、根据数字仿真子系统、物理仿真子系统和功率接口的时域等效数学模型，得到多功率接口数模混合仿真系统的时域等效数学模型；/n步骤4、通过拉普拉斯变换将所述多功率接口数模混合仿真系统的时域等效数学模型变换为频域数学模型，并得到多功率接口数模混合仿真系统的特征方程；/n步骤5、根据所述多功率接口数模混合仿真系统的特征方程求解得到多功率接口数模混合仿真系统的特征根，通过所述特征根判断多功率接口数模混合仿真系统的稳定性。/n

【技术特征摘要】
1.一种判断多功率接口数模混合仿真系统稳定性的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、对各数字仿真子系统和各物理仿真子系统分别建立时域等效数学模型；
步骤2、对各功率接口建立时域等效数学模型；
步骤3、根据数字仿真子系统、物理仿真子系统和功率接口的时域等效数学模型，得到多功率接口数模混合仿真系统的时域等效数学模型；
步骤4、通过拉普拉斯变换将所述多功率接口数模混合仿真系统的时域等效数学模型变换为频域数学模型，并得到多功率接口数模混合仿真系统的特征方程；
步骤5、根据所述多功率接口数模混合仿真系统的特征方程求解得到多功率接口数模混合仿真系统的特征根，通过所述特征根判断多功率接口数模混合仿真系统的稳定性。


2.根据权利要求1所述的判断多功率接口数模混合仿真系统稳定性的方法，其特征在于：所述步骤5中的判断方法为：若所有的特征根的实部均小于等于零，则多功率接口数模混合仿真系统稳定；若存在特征根的实部大于零，则多功率接口数模混合仿真系统不稳定。


3.根据权利要求1所述的判断多功率接口数模混合仿真系统稳定性的方法，其特征在于：所述多功率接口数模混合仿真系统包括：1个或多个数字仿真子系统、1个或多个物理仿真子系统以及1个或多个功率接口，所述数字仿真子系统通过1个或多个功率接口与物理仿真子系统相连接。


4.根据权利要求1所述的判断多功率接口数模混合仿真系统稳定性的方法，其特征在于：所述步骤1中，若所述数字仿真子系统通过一个所述功率接口与物理仿真子系统相连接，则采用单个功率接口的数字仿真子系统等效成串联的理想电压源和等效阻抗，所述采用单个功率接口的数字仿真子系统的时域等效数学模型表示为：
ed(t)＝zd[id(t)+ydud(t)]+ud(t)(1)
式(1)中，ed(t)为数字仿真子系统等效电压源，id(t)为数字侧接口受控电流源电流，ud(t)为数字侧接口电压，yd为数字侧接口导纳，zd为数字仿真子系统等效阻抗；
若所述数字仿真子系统通过多个所述功率接口与物理仿真子系统相连接，则采用多个功率接口的数字仿真子系统等效成含源多端口系统，所述采用多个功率接口的数字仿真子系统的时域等效数学模型表示为：





5.根据权利要求4所述的判断多功率接口数模混合仿真系统稳定性的方法，其特征在于：将所述采用多个功率接口的数字仿真子系统作为一个整体，则所述数字仿真子系统时域等效数学模型统一为：
Ed(t)＝ZdId(t)+(ZdYd+I)Ud(t)(3)
式(3)中，Ed(t)为数字仿真子系统等效电压源列向量，Zd为数字仿真子系统等效阻抗矩阵，Id(t)为数字侧接口受控电流源电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭博雅，周柯，王晓明，丘晓茵，林翔宇，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广西;45