PSM高压电源动态运行谐波含量的计算方法及存储介质技术

本发明专利技术的一种PSM高压电源动态运行谐波含量的计算方法及存储介质，包括S1、依据直流侧电压需求，确定PSM高压电源子模块投运数量N；S2、根据子模块投运数量更新事先构建的PSM高压电源谐波计算模型初始关键参数，进一步运算得出子模块谐波电流波形；S3、根据投运子模块类别数量及位置，将谐波电流波形叠加和相位移相处理，得到PSM高压电源谐波发生量；S4、在PSM直流侧电压变化时，重复S1

【技术实现步骤摘要】
PSM高压电源动态运行谐波含量的计算方法及存储介质


[0001]本专利技术涉及核聚变类各步进式脉冲电源
，具体涉及一种PSM高压电源动态运行谐波含量的计算方法及存储介质。

技术介绍

[0002]PSM高压电源是EAST聚变装置电子回旋共振加热系统(ECRH)的关键组成部分，在托卡马克装置发生核聚变的进程中发挥着重要作用。PSM高压电源采用三相六脉整流桥为步进式供电投运的基本单元，网侧两组变压器原边绕组三相分别延边
±
7.5
°
，副边绕组三相32组通过星奇角偶交替连接的方式将整流桥串联，构成24脉整流电源结构。
[0003]PSM高压电源通过副边绕组星形和三角形交叉供电使子模块逐级运行的方式来满足直流侧电压需求值。其工作中的投运工况变化频繁，其谐波含量的计算复杂。现有的谐波含量计算方法无法达到核聚变步进式脉冲电源的要求。
[0004]现有整流器谐波含量的计算方法存在弊端，无法直接应用到聚变PSM高压电源的谐波计算中：
[0005]①
变压器绕组连接方式单一。传统研究常基于变压器副边星形连接整流器的条件下进行的研究，单台PSM高压电源变压器副边绕组为32组星形连接和32组三角形连接。
[0006]②
忽略系统阻抗造成误差。PSM聚变电源变压器阻抗较大，其换相重叠脚对电容等储能元件的影响无法忽略，否则网侧电流计算得到的波形较真实结果误差较大。
[0007]③
研究体量受局限。针对整流器的研究有12脉波、18脉波、甚至44脉波等单个多脉波整流器，一个PSM聚变电源的副边存在64组整流器，且运行工况灵活，10kV网侧谐波含量计算复杂。

技术实现思路

[0008]本专利技术提出的一种PSM高压电源动态运行谐波含量的计算方法，能够解决上述问题，分别就变压器星形连接和三角形连接的环境下，分别绘制出变压器绕组的电流波形图，得到高精度谐波电流频谱分析结果。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0010]一种PSM高压电源动态运行谐波含量的计算方法，包括以下步骤，
[0011]S1、依据直流侧电压需求，确定PSM高压电源子模块投运数量N；
[0012]S2、根据子模块投运数量更新事先构建的PSM高压电源谐波计算模型初始关键参数，进一步运算得出子模块谐波电流波形；
[0013]S3、根据投运子模块类别数量及位置，将谐波电流波形叠加和相位移相处理，得到PSM高压电源谐波发生量；
[0014]S4、在PSM直流侧电压变化时，重复S1
‑
S3获得其动态运行谐波含量。
[0015]进一步的，所述S2根据子模块投运数量更新事先构建的PSM高压电源谐波计算模型初始关键参数，进一步运算得出子模块谐波电流波形，步骤如下，
[0016]S21、依据直流侧电压需求，确定PSM高压电源子模块投运数量N，同时计算出变压器副边绕组Y型和
△
连接的数量N
Y
和N
△
，以及其所连接的变压器位置；
[0017]S22、根据子模块投运数量N更新已知计算模型参数，同时设定谐波计算模型未知参数即星形连接、三角形连接下换相重叠角分别为γ
Y
和γ
Δ
，换相电压初相角分别为θ
Y
+π和θ
Δ
；换相时刻的直流电压值分别为u
Y
和u
Δ
；交流侧换相时刻的网侧电流值分别为i
Y
和i
Δ
；
[0018]S23、分别根据电工基础和基尔霍夫定律列出换相重叠状态下和换相结束后状态下的电路等效表达式，结合换相条件确定出等效方程组，利用matlab编程求解出计算模型设定的未知参数；
[0019]S24、根据求解出的模型参数分别绘出流经变压器副边单个绕组Y形和
△
连接电流波形；
[0020]S25、根据副边绕组Y形和
△
连接投入子模块数量，以及其所处变压器位置进行谐波电流的叠加和相位移相，得出10kV侧谐波电流含量。
[0021]进一步的，所述步骤S2还包括：
[0022]S26、当直流侧电压需求变化时，重复步骤S21
‑
S25计算出PSM高压电源动态运行的谐波电流含量。
[0023]进一步的，所述PSM高压电源谐波计算模型构建步骤如下，
[0024]S201、设定换相初始参数；
[0025]星形、三角形连接下的换相重叠角分别为γ
Y
和γ
Δ
，星形、三角形连接下的换相电压A初相角分别为π+θ
Y
和θ
Δ
；星形、三角形连接下换相时刻的直流电压值分别为u
Y
和u
Δ
；星形、三角形连接下交流侧换相时刻导通状态下流经二极管的电流值分别为i
Y
和i
Δ
；
[0026]S202、构建换相重叠期间的数学模型；
[0027]星形连接：
[0028]以D5、D6和D1同时导通，且D5即将关断为例分析变压器绕组星形连接换相重叠状态的数学模型，设换相重叠脚为γ
Y
，换相开始时的电容器的电压u
Y0cap
(0)＝u
Y
，换相初始值i
Yc
(0)＝i
Y
，i
Ya
(0)＝0，i
Yb
(0)＝
‑
i
Y
，变压器为y5连接方式，换相初始时刻A相的初相位是π+θ
Y
；
[0029]根据基尔霍夫定律有
[0030][0031]其中u
Y0cap
是变压器绕组星型连接换相重叠过程电容器的瞬时电压。
[0032]三角形连接：
[0033]以D5、D6和D1同时导通，且D5即将关断为例分析变压器绕组三角形连接下换相重叠状态的数学模型。设换相重叠脚为γ
Δ
，换相初始时刻：电容器电压u
Δ0cap
(0)＝u
Δ
，电流i
Δx
(0)＝0，i
Δy
(0)＝
‑
i
Δ
，i
Δz
(0)＝i
Δ
，换相初始时刻A相的初相位是θ
Δ
；
[0034][0035]式中u
Δ0cap
是当变压器绕组三角形连接时换相重叠过程电容器的瞬时电压。
[0036]S203、构建换相结束后的数学模型，其中换相重叠状态结束时的电压电流参数为换相后过程的初始值；
[0037]星形连接：
[0038]当D1和D6导通，D5关闭时，根据基尔霍夫定律有
[0039][本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PSM高压电源动态运行谐波含量的计算方法，其特征包括以下步骤：S1、依据直流侧电压需求，确定PSM高压电源子模块投运数量N；S2、根据子模块投运数量更新事先构建的PSM高压电源谐波计算模型初始关键参数，进一步运算得出子模块谐波电流波形；S3、根据投运子模块类别数量及位置，将谐波电流波形叠加和相位移相处理，得到PSM高压电源谐波发生量；S4、在PSM直流侧电压变化时，重复S1
‑
S3获得其动态运行谐波含量。2.根据权利要求1所述的PSM高压电源谐波发生量的计算方法，其特征在于：所述S2根据子模块投运数量更新事先构建的PSM高压电源谐波计算模型初始关键参数，进一步运算得出子模块谐波电流波形，步骤如下，S21、依据直流侧电压需求，确定PSM高压电源子模块投运数量N，同时计算出变压器副边绕组Y型和
△
连接的数量N
Y
和N
△
，以及其所连接的变压器位置；S22、根据子模块投运数量N更新已知计算模型参数，同时设定谐波计算模型未知参数即星形连接、三角形连接下换相重叠角分别为γ
Y
和γ
Δ
，A相换相电压初相角分别为θ
Y
+π和θ
Δ
；换相时刻的直流电压值分别为u
Y
和u
Δ
；交流侧换相时刻的网侧电流值分别为i
Y
和i
Δ
；S23、分别根据电工基础和基尔霍夫定律列出换相重叠状态下和换相结束后状态下的电路等效表达式，结合换相条件确定出等效方程组，利用matlab编程求解出计算模型设定的未知参数；S24、根据求解出的模型参数分别绘出流经变压器副边单个绕组Y形和
△
连接电流波形；S25、根据副边绕组Y形和
△
连接投入子模块数量，以及其所处变压器位置进行谐波电流的叠加和相位移相，得出10kV侧谐波电流含量。3.根据权利要求2所述的PSM高压电源谐波发生量的计算方法，其特征在于：所述步骤S2还包括：S26、当直流侧电压需求变化时，重复步骤S21
‑
S25计算出PSM高压电源动态运行的谐波电流含量。4.根据权利要求1所述的PSM高压电源谐波发生量的计算方法，其特征在于：PSM高压电源谐波计算模型构建步骤如下，S201、设定换相初始参数；星形、三角形连接下的换相重叠角分别为γ
Y
和γ
Δ
，星形、三角形连接下的换相电压A初相角分别为π+θ
Y
和θ
Δ
；星形、三角形连接下换相时刻的直流电压值分别为...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄懿赟，胡贺军，王俊傢，陈辉，周宇，郭斐，管锐，高宗球，贾登格，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：