有效值阻抗模拟方法及装置和有效值阻抗模拟用程序制造方法及图纸

提供一种有效值阻抗模拟方法和装置，即使在外部电路开路和短路时，电流、电压也不会变得无限大，可进行在数值分析上出现不稳定性、物理装置受损可能性小。该装置具有：将测量出的电流瞬时值变换成有效值（Ｉ）的瞬时值／有效值变换部１０４，将测量出的电压瞬时值变换成有效值（Ｖ）的瞬时值／有效值变换部１０５，计算应输入电流源的电流有效值（Ｈ）的计算处理部１０６，将计算出的电流有效值（Ｈ）变换成瞬时值（ｈ）、作为电流源输入的有效值／瞬时值变换部１０７。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及模拟通过有效值阻抗提供其特性的电气元件的有效值阻抗模拟方法及其装置、以及用于在计算机中实现的有效值阻抗模拟用程序。
技术介绍
通常，在电路的过渡现象分析方法中，存在用有效值表示电路中流动的电流、电压的情况(参考文献1H.W.Dommel和N.Sato，“快速瞬态稳定性解决方案”，IEEE Trans.，电源设备系统，PAS-91，1643(1972))。这是假定电路上的电流、电压是某一频率(额定频率)的交流时进行计算的。由于这种分析是利用计算机进行的，因此称为数字仿真。特别地，因为电流、电压用有效值表示，因此称为有效值数字仿真。包含进行这些分析的计算机装置的情况称为有效值数字仿真器。在电路的电流、电压不能用一定频率的交流表示的情况下，不用有效值数字仿真方法，用下面的2种方法。第1种方法是用电流、电压等瞬时值表示的数值电路分析(仿真)。作为以瞬时值为对象的电路分析的例子可举出EMPP(参考文献2“电力系统的个人计算机仿真”，雨谷明弘编著，OHM9月号别册，1998年9月，aom社)。在这种分析方法中，流过电路的电流、电压不需要是恒定的交流电压，和有效值数字仿真相比，可进行更宽范围的电路网过渡现象分析。这种分析称为瞬时值数字仿真，包含装置的情况称为瞬时值数字仿真器。第2种方法是物理地作成具有与分析对象的电路相同特性的模型等价电路网、由此解析过渡现象的方法。与数字仿真相对应，这称为模拟仿真。在这种状况下，需要将用有效值阻抗表示的电气元件和瞬时值仿真组合起来进行过渡现象分析，也需要将用有效值阻抗表示的电气元件和物理作成的电路网(模拟仿真)组合起来进行电路网的过渡现象分析。对于这种需要，在现有技术中，通过单纯的从动元件组合作成具有与目标有效值阻抗相等的有效值阻抗的电气元件，利用可从外部控制的电压源、电流源通过调整其大小进行对应。例如，考虑频率为50HZ、有效值阻抗为10+10jΩ的电气元件在瞬时值仿真中表现的状况和作为用于和模拟仿真器连接的物理电路来实现。作为现有的方法之一，考虑用图7所示的电阻601和电感(线圈)602的串联电路作为等价电路。在数字仿真器中，对于图7的LR元件，适用通常的模型化方法(例如参考文献2)。但是，在该方法中，主要存在2个问题。一个问题在于该电路的过渡现象特性。例如考虑包含图7电路的图8的电路。在图8中，701是有效值阻抗模拟装置，702是开关，703是外部电压源，704、705是地，706是连接点(节点)。目前，打开开关702时，在图中的节点706的点上产生非常高的电压。这种特性最好不用于仅提供50Hz的复数阻抗的电路。在计算机上的数字仿真中使用该等价电路时，可能变成数值不稳定的原因。在作为物理电路实现的情况下，可能由于高电压造成电路故障等。另一个问题是，尽管这是所需要的，但在有效值阻抗随时间变化时难以实现其变化。例如考虑模拟时刻t＜0时有效值阻抗为10+10jΩ、时刻t≥0时有效值阻抗为10-10jΩ的电路。这在时刻t＜0时用图7电路表示，在时刻t≥0时用图9的电路表示。在图9中，801是电阻，802是电容。在计算机上的基于瞬时值的数值仿真中进行时，在时刻t＝0时，产生如何向电容802充电的电荷初始化问题。作为物理电路实现这种表示方法时，需要准备2个实际的线圈和电容，例如需要准备图10那样的电路。在图10中，901是电阻，902是电感(线圈)，903是电容，904是转换开关。图10的情况也需要首先给电容903充电，此时的充电量及其方法就会成为问题。有效值阻抗在多个时间序列中变化时，在物理电路中难以实现这种方式。作为除此之外的现有方法，还有用电压源、电流源表示有效值阻抗的方法。例如，在图11所示的电压源中，考虑以控制电压源的大小作为目的模拟有效值阻抗Z。在图11中，1001是电压源，1002是电压源指示值计算部件。这里，省略了日本专利特开平11-252976号公报中记载的“电力系统高阶波实时仿真器“的高阶波部分，类似于交换电流电压的关系。在该特开平11-252976号公报的方法中，只以被测量的电压为基准决定电流相位，由测量出的电流有效值和提供的有效值阻抗计算电压有效值，如果将其变换成瞬时值并驱动电压源，则可实现具有预期有效值阻抗特性的电路。将流过电路的电流i变换成有效值I。根据E＝IZ计算有效值电压E。用E＝E0exp(jθ)表示时(E0是有效值振幅、θ是相位)，根据e=E0cos(ωt+θ)]]>控制电压源(电压放大器)，能得到作为目标的有效值阻抗。同样地，在图12所示的电流源中，通过控制电流源的大小可模拟作为目标的有效值阻抗Z。在图12中，1101是电流源，1102是电流源指示值计算部件。将电路上施加的电压v变换成有效值V。根据H＝V/Z计算有效值电流H。在用H＝H0exp(jθ)表示时(H0是有效值振幅、θ是相位)，根据h=H0cos(ωt+θ)]]>，可得到作为目标的有效值阻抗。但是，在使用图11、图12的电压源、电流源的方法中，由于外部电路而变得不稳定。例如，在用电压源进行模拟的方法中，作为外部电路，例如包含有效值阻抗模拟装置1201、开关1202、外部电压源1203、地1204、1205和连接点(节点)1206的电路如图13所示提供时，在开关1202闭合时理论上流过无限大的电流。这在瞬时值数字仿真中使用这种方式时意味着出现数值不稳定，用作物理电路时意味着可能流过过电流并使机器损坏。同样地，例如在用电流源模拟的方法中，作为外部电路，包含有效值阻抗模拟装置1301、开关1302、外部电流源1303、地1304、1305和连接点(节点)1306的电路如图14所示提供时，在开关1302打开时，理论上在节点1306处产生无限大的电压。这在基于瞬时值的数值仿真中使用这种方式时意味着出现数值不稳定，用做物理电路时意味着可能产生过电压并使机器损坏。为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种有效值阻抗的模拟方法和装置以及用于在计算机中实现的有效值阻抗模拟用程序，即使在外部电路开路、短路时，也不会出现电流、电压无限大的情况，在数值分析上出现不稳定、损坏物理装置的可能性小。本专利技术的目的是提供一种有效值阻抗的模拟方法和装置以及用于在计算机中实现的有效值阻抗模拟用程序，即使在要模拟的有效值阻抗随时间变化时，也通过仅改变计算处理部件的计算式来对应，因此，不需要具有多个物理电路，也不需要进行用于转换连接的元件的初始化。进一步，本专利技术的目的是提供一种有效值阻抗的模拟方法和装置以及用于在计算机中实现的有效值阻抗模拟用程序，通过附加模拟基本频率成分以外的阻抗的电路可对于大范围的频率进行电路模拟。
技术实现思路
本专利技术的方面1的有效值阻抗模拟方法，具有将电阻和可从外部控制的电流源并联、测量流过该电阻和电流源的电流的步骤；将该被测电流变换成有效值的步骤；测量施加在所述电阻和所述电流源上的电压的步骤；将该被测电压变换成有效值的步骤；使用变换成该有效值的电流和电压中的至少一方来计算应输入上述电流源的电流有效值的步骤；将计算的电流有效值变换成瞬时值作为上述电流源输入的步骤。本专利技术的方面2的有效值阻抗模拟方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有效值阻抗模拟方法，其特征在于具有：将电阻和可从外部控制的电流源并联，测量在该电阻和电流源中流动的电流的步骤；将该测量出的电流变换成有效值的步骤；测量施加在上述电阻和上述电流源上的电压的步骤；将该测量出的电压变换成有效值 的步骤；使用变换成该有效值的电流和电压中至少一方来计算应输入到上述电流源中的电流有效值的步骤；以及将该计算出的电流有效值变换成瞬时值作为上述电流源输入的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2001-7-6 206388/20011.一种有效值阻抗模拟方法，其特征在于具有将电阻和可从外部控制的电流源并联，测量在该电阻和电流源中流动的电流的步骤；将该测量出的电流变换成有效值的步骤；测量施加在上述电阻和上述电流源上的电压的步骤；将该测量出的电压变换成有效值的步骤；使用变换成该有效值的电流和电压中至少一方来计算应输入到上述电流源中的电流有效值的步骤；以及将该计算出的电流有效值变换成瞬时值作为上述电流源输入的步骤。2.一种有效值阻抗模拟方法，其特征在于具有将电阻和可从外部控制的电压源串联，测量在该电阻和电压源中流动的电流的步骤；将该测量出的电流变换成有效值的步骤；测量施加在上述电阻和上述电压源上的电压的步骤；将该测量出的电压变换成有效值的步骤；使用变换成该有效值的电流和电压中至少一方来计算应输入到上述电压源中的电压有效值的步骤；以及将该计算出的电压有效值变换成瞬时值作为上述电压源输入的步骤。3.一种有效值阻抗模拟方法，其特征在于具有变换步骤，电气元件在各时间截面上表现为电阻和与该电阻并联的电流源，将在某个时间截面和其之前的时间截面上在上述电气元件中流动的电流和施加在该电气元件的电压变换成有效值；计算步骤，由变换成该有效值的电流和电压中的至少一方计算下一个时间截面上的上述电流源有效值的步骤；以及将该计算出的电流源有效值变换成瞬时值并在下一个时间截面上作为电流源输出的步骤；4.一种有效值阻抗模拟方法，其特征在于具有变换步骤，电气元件在各时间截面上表现为电阻和与该电阻串联的电压源，将在某个时间截面和其之前的时间截面上在上述电气元件中流动的电流和施加在该电气元件的电压变换成有效值；计算步骤，由变换成该有效值的电流和电压中的至少一方计算下一个时间截面上的上述电压源有效值；以及将该计算出的电压源有效值变换成瞬时值并在下一个时间截面上作为电压源输出的步骤；5.根据权利要求1-4中任一项所述的有效值阻抗模拟方法，其特征在于，附加模拟作为分析对象的上述有效值的基本频率成分以外的阻抗的步骤。6.一种有效值阻抗模拟装置，其特征在于具有第1瞬时值/有效值变换装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤本康，德原克久，三间均，佐藤信之，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，东京电力株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]