一种十二相整流发电系统直流侧共模干扰频谱预测方法技术方案

本发明专利技术提供了一种十二相整流发电系统直流侧共模干扰频谱预测方法，依据十二相整流发电系统在导通换相过程中的电压跳变，求解共模电压在频谱的解析解，获得共模干扰的频域特性，实现了预测十二相整流发电系统的直流侧共模干扰频域特性的功能。本发明专利技术根据对十二相整流发电系统在导通换相过程中的状态变换，获取换相导通在时域过程中产生的跳变电压，根据电压的跳变值进一步在拉普拉斯域列写共模电压的解析表达式，从而对共模干扰信号的频谱成分求解，最终获得共模干扰的频域特性。本发明专利技术原理简单，计算效率高，实用性强，直观地描述了共模干扰的物理过程，为十二相整流发电系统的共模干扰特性研究分析与电磁兼容设计提供了客观、便利的方法。便利的方法。便利的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种十二相整流发电系统直流侧共模干扰频谱预测方法


[0001]本专利技术属于电磁兼容
，具体涉及一种十二相整流发电系统直流侧共模干扰频谱预测方法。

技术介绍

[0002]近年来，在典型独立供电的舰船综合电力系统中如整流、斩波、逆变等多种电力电子变换环节已经越来越多的被应用。各种电力电子变流设备产生的电磁骚扰通过公用的电源线或者公共地回路可能对其他敏感电子设备产生干扰。在综合电力系统中，十二相整流发电系统即是电网的动力源也是主要低频共模干扰源，其共模干扰的主要贡献源自于整流环节的换相导通过程在直流侧产生的对地共模电压。
[0003]目前，针对整流发电系统的电磁干扰的主要预测手段有工程经验法、计算机仿真法、直接解析法。
[0004]采用工程经验法的方式开展共模干扰预测，必须要有足够的干扰测试数据，而且依靠电磁兼容设计人员根据工程经验，借助于经验公式，通过反复计算，多次测试来进行修正。工程经验法具有计算效率高等优点，但需要依靠前期的测试数据积累，以及设计人员的工程经验，且一旦设备系统的技术状态出现较大的变化，存在有往期经验公式失效的风险。
[0005]计算机仿真技术在设备干扰分析计算方面取得了广泛的应用。计算机仿真方法的优越性在于可计算简单、可重复性强、结果信息全面，但计算机仿真需要对设备的内部结构进行详细的物理建模，在内部结构复杂的时候，建模难度、工作量以及计算量均较大。此外，计算机仿真还受限于计算对象的通用性，常规仿真软件中很可能不存在通用性较小的对象的计算模块，进一步限制了专用复杂系统的干扰计算。
[0006]直接解析法一种直接而又客观的计算预测方法，是最接近干扰物理本征意义的，但对于较复杂的系统来说，获取其干扰等效回路的解析解是较为困难的。目前针对共模干扰的直接解析法主要是面向于三相整流发电系统，对于更为复杂的十二相系统，解析法求解存在有一定的挑战性。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种十二相整流发电系统直流侧共模干扰频谱预测方法，用于预测十二相整流发电系统的直流侧共模干扰频域特性。
[0008]本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种十二相整流发电系统直流侧共模干扰频谱预测方法，包括以下步骤：
[0009]S1：设十二相整流发电系统的相序分别为A
i
、B
i
、C
i
，i＝1、2、3、4，列出十二相整流发电系统的相序矢量关系图；
[0010]S2：通过解析方法或者测试方法获取共模电压信号在时域上的跳变值ΔU1、ΔU2、ΔU3、ΔU4；
[0011]S3：使用阶跃函数表征电压信号的跳变，使用延时函数表征跳变的时刻；设μ为十
二相整流发电系统在换相时的重叠角，s为拉普拉斯变量，e为自然常数，ω为角频率，t
μ
为单次换相重叠时间，列写出一个共模干扰变换周期内的干扰电压在拉普拉斯域的近似解：
[0012][0013]S4：对(1)式解进行周期延拓，将解函数从共模周期拓展到整流发电系统的电源周期：
[0014][0015]S5：将一个共模干扰变换周期内的干扰电压在拉普拉斯域的近似解变换为频域解，获得共模干扰的频谱特性。
[0016]按上述方案，所述的步骤S2中，
[0017]设ΔU1为X
i
与Y
i
的两相之间换相导通时的电压跳变值，其中X＝A、B、C，Y＝A、B、C，且X≠Y，i＝1,2,3；
[0018]ΔU2为X
i
、Y
i
到X
i+1
、Y
i+1
的四相之间的换相电压跳变值，其中X＝A、B、C，Y＝A、B、C，且X≠Y，i＝1,2,3；
[0019]ΔU3为X4与Y4的两相之间换相导通时的电压跳变值，其中X＝A、B、C，Y＝A、B、C，且X≠Y；
[0020]ΔU4为X4、Y4到X1、Z1的四相之间的换相电压跳变值，其中X＝A、B、C，Y＝A、B、C，Z＝A、B、C，且X≠Y≠Z。
[0021]按上述方案，所述的步骤S3中，由于ΔU3远小于ΔU1、ΔU2、ΔU4，省略含有ΔU3的项。
[0022]按上述方案，通过改变换相重叠角或改变系统电源频率或改变求解域范围或改变电压范围实施本专利技术。
[0023]一种计算机存储介质，其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行一种十二相整流发电系统直流侧共模干扰频谱预测方法。
[0024]本专利技术的有益效果为：
[0025]1.本专利技术的一种十二相整流发电系统直流侧共模干扰频谱预测方法，依据十二相整流发电系统在导通换相过程中的电压跳变，求解共模电压在频谱的解析解，获得共模干扰的频域特性，实现了预测十二相整流发电系统的直流侧共模干扰频域特性的功能。
[0026]2.本专利技术在三相整流发电系统的解析法基础上，进一步提出了一种十二相整流发电系统直流侧共模干扰预测方法，根据对十二相整流发电系统在导通换相过程中的状态变换，获取换相导通在时域过程中产生的跳变电压，根据电压的跳变值进一步在拉普拉斯域
列写共模电压的解析表达式，从而对共模干扰信号的频谱成分求解，最终获得共模干扰的频域特性。
[0027]3.本专利技术根据整流系统状态切换过程中产生的电压跳变值，直接获取共模干扰的频谱特性。本方法原理简单，计算效率高，实用性强，直观地描述了共模干扰的物理过程，为十二相整流发电系统的共模干扰特性研究分析与电磁兼容设计提供了客观、便利的方法。
附图说明
[0028]图1是本专利技术实施例的流程图。
[0029]图2是本专利技术实施例的一个共模周期内的共模电压跳变示意图。
[0030]图3是本专利技术实施例的一个共模周期内的十二相整流发电系统的导通顺序图。
[0031]图4是本专利技术实施例的预测结果与仿真计算结果对比图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0033]参见图1，本专利技术实施例的一种方法，包括以下步骤：
[0034]步骤一，根据实际需求列出十二相整流发电系统的相序关系图，厘清换相导通顺序，如附图3所示。
[0035]步骤二，取整流系统在换相时的重叠角为μ＝π/32，通过计算可得电压跳变的归一化值为ΔU1＝0.0653，ΔU2＝
‑
0.0649，ΔU3＝6.9389E
‑
17，ΔU4＝
‑
0.0486。
[0036]步骤三，列写出一个共模干扰变换周期内的干扰电压在拉普拉斯域的近似解。由于ΔU3远小于ΔU1、ΔU2、ΔU4，含有ΔU3的项可以进一步省略，此时可得：
[0037][0038]步骤四，对式(3)进行周期延拓至一个完整的电源周期。
[0039]步骤五，将共模电压的拉式解变换为频域解，即可直接获得共模干扰的频谱特性，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种十二相整流发电系统直流侧共模干扰频谱预测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：设十二相整流发电系统的相序分别为A
i
、B
i
、C
i
，i＝1、2、3、4，列出十二相整流发电系统的相序矢量关系图；S2：通过解析方法或者测试方法获取共模电压信号在时域上的跳变值ΔU1、ΔU2、ΔU3、ΔU4；S3：使用阶跃函数表征电压信号的跳变，使用延时函数表征跳变的时刻；设μ为十二相整流发电系统在换相时的重叠角，s为拉普拉斯变量，e为自然常数，ω为角频率，t
μ
为单次换相重叠时间，列写出一个共模干扰变换周期内的干扰电压在拉普拉斯域的近似解：S4：对(1)式解进行周期延拓，将解函数从共模周期拓展到整流发电系统的电源周期：S5：将一个共模干扰变换周期内的干扰电压在拉普拉斯域的近似解变换为频域解，获得共模干扰的频谱特性。2.根据权利要求1所述的一种十二相整流发电系统直流侧共模干扰频谱预测方法，其特征在于：所述的步骤S2中，设ΔU1为X
i
与Y
i
的两相之间换相导通时的电压跳变值，其中X＝A、B、C...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鹏，黄琛，华成超，杨春宇，杜雨馨，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：