一種考慮三相不平衡因素的π型等值電路的生成方法與流程
2024-02-06 02:51:15
本發明涉及一種考慮三相不平衡因素的π型等值電路的生成方法，屬於電學技術領域。
背景技術：
隨著分布式電源快速的發展，電網將出現分布式電源高滲透率的狀態。為了更好地消化分布式電源，以及解決交流網絡容量不足等問題，直流供電方式將得到大力發展。交直流混合供電系統作為發展的過渡階段具有巨大的現實研究意義。
與傳統的潮流計算不同，交直流網絡引入了ac-dc換流站。而目前ac-dc換流站沒有一個完整的潮流計算模型，當前主流的做法是在換流站兩側對交流和直流系統分別迭代求解，但是這樣的做法導致交直流潮流沒有一個統一的具有表達式的模型。問題的關鍵在於如何解決將換流站等效成一個合理的等值電路。
綜上所述，本申請致力於提供一個等值電路的生成方法，為ac-dc換流站的潮流計算提供便捷。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提出一種考慮三相不平衡因素的ac-dc換流器π型等值電路的生成方法。
本發明為了解決上述技術問題提出的技術方案是：一種考慮三相不平衡因素的π型等值電路的生成方法，其特徵在於執行如下步驟：
步驟s1，將ac-dc換流器分為損耗阻抗和理想換流器，損耗阻抗和理想換流器通過虛擬節點連接，從而建立三相等效電路模型；
步驟s2，根據所述三相等效電路模型推導交流側三相電流與交流側三相電壓、直流側電壓關係表達式；
交流側三相電流相量與交流母線三相電壓相量、直流母線電壓之間的關係表達式如下：
步驟s3，根據所述三相等效電路模型推導直流側電流與交流側三相電壓、直流側電壓關係表達式；
直流側電流與交流母線三相電壓相量、直流母線電壓之間的關係表達式如下：
步驟s4，聯立s2、s3中的公式，建立直流電流和ac-dc換流器交直流側電壓的關係表達式，聯立結果如下：
步驟s5，利用等價替換的方法，將用步驟s4中的得到的關係表達式中的量替換傳統等值阻抗電路模型中的未知變量，得到所述的考慮三相不平衡因素的ac-dc換流器π型等值電路；
為交流母線三相電壓相量；
vj為直流母線電壓；
為交流側三相電流相量，所述交流側三相電流的方向為從交流側流向直流側；
y：換流器等效導納；
為換流器變比；
iji為直流側電流，所述直流側電流的方位為從直流側流向交流側；
vj為直流母線電壓。
上述技術方案的改進是，步驟5中的所述未知變量包括：傳統等值阻抗電路的支路三相電流、直流電流與三相電壓、直流電壓。
上述技術方案的改進是，步驟2中的推導過程如下：建立交流母線和步驟s1中引入的虛擬母線之間的電壓電流關係表達式；根據換流器的變換原理，推導步驟s1引入的虛擬母線和直流母線間電壓電流的關係表達式；聯立前述的關係表達式得出交流側三相電流相量與交流母線三相電壓相量、直流母線電壓之間的關係表達式。
上述技術方案的改進是，步驟s3中的推導過程如下：利用ac-dc換流器兩端功率平衡，建立步驟s1中引入的虛擬母線和直流母線的功率平衡方程；利用交流母線和步驟s1中引入的虛擬母線的電壓關係，消去功率平衡方程中步驟s1引入的虛擬母線電壓，再經過共軛變換，得出直流側電流與交流母線三相電壓相量、直流母線電壓之間的關係表達式。
本發明採用上述技術方案的有益效果是：1)本發明通過步驟s1引入虛擬母線，虛擬母線和交流母線間的阻抗以反應交流母線電壓和換流器輸入電壓的差異以及換流器有功損耗；
2)由於傳統換流器模型中支路導納從交流側和直流側看為不同值的問題，而本發明步驟s5利用換流器傳統模型的交直流側電壓電流關係表達式與本專利的方法建立的表達式對比，替換前者中不好處理的導納解決了該問題，以簡化潮流計算中所面臨的問題。
3)本發明步驟s5中利用等值替換的方法將傳統模型替換為變量更少的π型等值電路模型，新的模型中支路參數只含有換流器變比ta、tb、tc和虛擬電阻等效電抗。因此，極大的方便了將換流器等效成潮流計算中導納矩陣，而且交流側三相分開計算，能夠實現三相不平衡下的潮流。
附圖說明
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
圖1是本發明考慮三相不平衡因素的π型等值電路的生成方法的實施例中的ac-dc換流器等效模型示意圖。
圖2是本發明慮三相不平衡因素的π型等值電路的生成方法的實施例中的傳統換流器電路模型示意圖。
圖3是本發明慮三相不平衡因素的π型等值電路的生成方法的實施例中的新型換流器三相π型等值電路模型示意圖。
具體實施方式
實施例
本實施例的考慮三相不平衡因素的ac-dc換流器π型等值電路的生成方法，執行如下步驟：
步驟s1，將ac-dc換流器分為損耗阻抗和理想換流器，損耗阻抗和理想換流器通過虛擬節點連接，從而建立三相等效電路模型，如圖1所示；
步驟s2，根據所述三相等效電路模型推導交流側三相電流與交流側三相電壓、直流側電壓關係表達式；
交流側三相電流相量與交流母線三相電壓相量、直流母線電壓之間的關係表達式如下：
步驟s3，根據所述三相等效電路模型推導直流側電流與交流側三相電壓、直流側電壓關係表達式；
直流側電流與交流母線三相電壓相量、直流母線電壓之間的關係表達式如下：
步驟s4，聯立s2、s3中的公式，建立直流電流和ac-dc換流器交直流側電壓的關係表達式，聯立結果如下：
步驟s5，如圖2和3所示，利用等價替換的方法，將用步驟s4中的得到的關係表達式中的量替換傳統等值阻抗電路模型中的未知變量，得到所述的考慮三相不平衡因素的ac-dc換流器π型等值電路；
為交流母線三相電壓相量；
vj為直流母線電壓；
為交流側三相電流相量，所述交流側三相電流的方向為從交流側流向直流側；
y：換流器等效導納；
為換流器變比；
iji為直流側電流，所述直流側電流的方位為從直流側流向交流側；
vj為直流母線電壓。
本實施例的步驟5中的所述未知變量包括：傳統等值阻抗電路的支路三相電流、直流電流與三相電壓、直流電壓。
本實施例的步驟2中的推導過程如下：建立交流母線和步驟s1中引入的虛擬母線之間的電壓電流關係表達式；根據換流器的變換原理，推導步驟s1引入的虛擬母線和直流母線間電壓電流的關係表達式；聯立前述的關係表達式得出交流側三相電流相量與交流母線三相電壓相量、直流母線電壓之間的關係表達式。
本實施例的步驟s3中的推導過程如下：利用ac-dc換流器兩端功率平衡，建立步驟s1中引入的虛擬母線和直流母線的功率平衡方程；利用交流母線和步驟s1中引入的虛擬母線的電壓關係，消去功率平衡方程中步驟s1引入的虛擬母線電壓，再經過共軛變換，得出直流側電流與交流母線三相電壓相量、直流母線電壓之間的關係表達式。
交流母線三相電壓的幅值和相角；
虛擬母線三相電壓的幅值和相角；
ysaysbysc：交流側母線三相接地導納；
y1ay1by1c：從交流側看的換流器三相導納；
y2ay2by2c：從直流側看的換流器三相導納；
ysd：直流側接地電導。
本發明不局限於上述實施例。凡採用等同替換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。