【技术实现步骤摘要】
【】本专利技术涉及电力系统计算机仿真，具体涉及一种mmc-sst电磁暂态仿真方法及仿真器。
技术介绍
0、
技术介绍
1、mmc-sst，mmc指模块化多电平换流器(modular multilevel converter，mmc)，sst指固态变压器(solid state transformer，sst)、又称电力电子变压器(power electronictransformer，pet)，mmc-sst指模块化多电平换流器的电力电子变压器(modularmultilevel converter based solid state transformer，mmc-sst)。
2、随着计算机和电子技术的发展，用数字仿真系统故障，并将暂态数字仿真结果变为真实波形输出已成为可能。上世纪60年代，h.w.dommel提出了电力系统电磁暂态仿真程序(electro-magnetic transient program，emtp)的基本理论，为后世主流电磁暂态仿真软件奠定了算法框架。但是，emtp建模与仿真解算的基本单元大多是单一元件支路或三相耦合元件支路，无法适用于当前高电压、大容量的应用场景。特别是在在直流输电领域，以mmc-sst为代表的诸多直流-直流换流器具有高度模块化、高开关频率的特点。这些特征导致传统emtp建模与仿真解算在电网级仿真面临严重效率问题，并且难以实现大规模系统实时仿真。
3、目前在mmc的电磁暂态仿真领域已经有了许多的研究成果，但mmc-sst的工作频率更高，已有的建模方法
4、本专利技术针对现有mmc电磁暂态仿真建模方法难以直接迁移到mmc-sst电磁暂态仿真中使用的技术问题，对mmc-sst电磁暂态仿真方法及仿真器进行了技术改进。
技术实现思路
0、
技术实现思路
1、本专利技术的目的是，提供一种提高求解并行度、提升仿真效率、压缩矩阵规模、节省存储空间，更加适合fpga实时仿真的mmc-sst电磁暂态仿真方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是一种mmc-sst电磁暂态仿真方法，包括以下步骤：
3、s1、将mmc-sst撕裂为多个mmc-sst子系统并建立描述各个mmc-sst子系统的等效电路与离散状态空间表达式，预存储与mmc-sst开关状态无关系数矩阵；
4、s2、根据与mmc-sst开关状态无关的系数矩阵，更新与mmc-sst开关状态有关系数矩阵；
5、s3、计算mmc-sst边界变量；
6、s4、并行计算各个mmc-sst子系统的支路电流、节点电压、更新历史电流源；
7、s5、循环并行执行步骤s3、步骤s4，当仿真时长达到预定值时，仿真过程结束。
8、进一步地，所述的一种mmc-sst电磁暂态仿真方法，步骤s1具体包括以下子步骤：
9、s11、以mmc-sst桥臂电流i1～i4和变压器端口电流i5为mmc-sst边界变量，将mmc-sst拓扑结构撕裂成多个mmc-sst子系统，对mmc-sst子系统动态元件特性进行离散化；
10、s12、以mmc-sst子系统动态元件的历史电流ih为状态变量，节点电压、支路电流为输出变量，得到各个mmc-sst子系统状态空间表达式其中，下标i表示第i个mmc-sst子系统，vn、ib、ih分别为mmc-sst子系统的节点电压、支路电流和历史电流源，u＝[i1,i2,i3,i4,i5]t为mmc-sst边界变量组成的向量，a～f为八个系数矩阵，t-δt表示上一个仿真步长的状态；
11、s13、a～f为八个系数矩阵的值通过计算得到，其中，下标i表示第i个mmc-sst子系统；m为mmc-sst子系统的关联矩阵，m定义为：当支路j的正向电流流出节点i时，m(i,j)＝1；当支路j的正向电流流入节点i时，m(i,j)＝-1；当支路j与节点i没有连接关系时，m(i,j)＝0；k为mmc-sst整体的连接关系矩阵，用来描述mmc-sst边界变量在各个mmc-sst子系统的注入位置和方向，k定义为：当第j个边界电流流出节点i时，k(i,j)＝1；当第j个边界电流流入节点i时，k(i,j)＝-1；当第j个边界电流与节点i无连接关系时，k(i,j)＝0；yn为mmc-sst子系统的导纳矩阵；yb为mmc-sst子系统的自导纳矩阵，是一个由mmc-sst子系统支路导纳组成的对角矩阵；i为单位矩阵；α和β为mmc-sst子系统支路状态方程系数矩阵，由各mmc-sst子系统支路状态方程的系数α和β按对角线排列得到；各mmc-sst子系统支路的α和β由支路性质和使用的离散化方法决定：对于非动态元件，α和β为零；对于电感，在采用后向欧拉法的情况下，α＝0，β＝1，在采用梯形法的情况下，α＝1，β＝1；对于电容，在采用后向欧拉法的情况下，α＝-1，β＝0，在采用梯形法的情况下，α＝-1，β＝-1；对于电力电子开关，开关导通时等效为电感，α和β的取值与电感相同，开关关断时等效为电容，α和β的取值与电容相同；
12、s14、a～f八个系数矩阵中，a～d的组成元素不受mmc-sst开关状态影响，是常值，预先存储，e和f随mmc-sst开关状态而变化，在仿真循环中更新；
13、s15、mmc-sst边界变量u通过联立各mmc-sst子系统的状态方程求解得到，化简mmc-sst边界变量计算公式u＝x(ih(t)+is(t))，其中，ih表示mmc-sst整体的历史电流向量，由各个mmc-sst子系统的历史电流向量组成，ih(t)＝[ih,1(t),ih,2,(t)…,ih,9(t)]t；is表示mmc-sst整体的电源电流向量，由各个mmc-sst子系统的电源向量组成，is(t)＝[is,1(t),0,…,0]t；x为mmc-sst边界变量对应的系数矩阵x＝(kty-1k)-1kty-1m，其中，k为mmc-sst整体的连接关系矩阵，由各个mmc-sst子系统的连接关系矩阵按行排列得到，k＝[k1,k2,…,k9]t；y为mmc-sst整体的导纳矩阵，由各个mmc-sst子系统的导纳矩阵按对角排列得到，y＝diag[yn,1,yn,2,…,yn,9]；m为mmc-sst子系统的的关联矩阵，由各个子系统的关联矩阵按对角线排列得到，m＝diag[m1,m2,…,m9]。
14、优选地，步骤s2具体为：根据上一个仿真步长的结果，更新mmc-sst的控制状态与开关调制，然后，根据mmc-sst开关元件的状态，构造对应本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种MMC-SST电磁暂态仿真方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种MMC-SST电磁暂态仿真方法，其特征在于步骤S1具体包括以下子步骤：
3.根据权利要求2所述的一种MMC-SST电磁暂态仿真方法，其特征在于步骤S2具体为：根据上一个仿真步长的结果，更新MMC-SST的控制状态与开关调制，然后，根据MMC-SST开关元件的状态，构造对应的α和β，之后根据八个系数矩阵计算出当前时刻的系数矩阵E、F的取值。
4.根据权利要求3所述的一种MMC-SST电磁暂态仿真方法，其特征在于步骤S3具体为：在上一循环中计算完成当前时刻的MMC-SST子系统历史电流源Ih,i(t)、MMC-SST子系统电源Is,i(t)，组合为MMC-SST整体的历史电流向量Ih(t)和电源向量Is(t)，代入化简MMC-SST边界变量计算公式u＝X(Ih(t)+Is(t))计算出当前时刻的MMC-SST边界变量u(t)。
5.根据权利要求4所述的一种MMC-SST电磁暂态仿真方法，其特征在于步骤S4具体为：利用计算出的当前时刻的MMC-S
6.一种MMC-SST电磁暂态仿真器，其特征在于：用于执行权利要求1至权利要求5任一权利要求所述的一种MMC-SST电磁暂态仿真方法。
7.根据权利要求6所述的一种MMC-SST电磁暂态仿真器，其特征在于：所述仿真器是离线仿真器，基于Matlab开发，采用面向对象的C++语言实现，所述离线仿真器内核为Intel处理器。
8.根据权利要求6所述的一种MMC-SST电磁暂态仿真器，其特征在于：所述仿真器是实时仿真器，基于LabVIEW开发，布置在NI-PXI系统下，所述实时仿真器内核采用FPGA。
...【技术特征摘要】
1.一种mmc-sst电磁暂态仿真方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种mmc-sst电磁暂态仿真方法，其特征在于步骤s1具体包括以下子步骤：
3.根据权利要求2所述的一种mmc-sst电磁暂态仿真方法，其特征在于步骤s2具体为：根据上一个仿真步长的结果，更新mmc-sst的控制状态与开关调制，然后，根据mmc-sst开关元件的状态，构造对应的α和β，之后根据八个系数矩阵计算出当前时刻的系数矩阵e、f的取值。
4.根据权利要求3所述的一种mmc-sst电磁暂态仿真方法，其特征在于步骤s3具体为：在上一循环中计算完成当前时刻的mmc-sst子系统历史电流源ih,i(t)、mmc-sst子系统电源is,i(t)，组合为mmc-sst整体的历史电流向量ih(t)和电源向量is(t)，代入化简mmc-sst边界变量计算公式u＝x(ih(t)+is(t))计算出当前时刻的mmc-sst边界变量u(t)。
5.根据权利要求4所述的一种mmc...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪可友，徐晋，杨一铭，吴盼，周建其，李国杰，韩蓓，冯琳，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。