基于平均化理论的PWM变流器电磁暂态快速仿真方法二适用PWM变流器分段平均模型的改进EMTP算法.pdfVIP

第37卷第12期 电力系统自动化 V01．37No．12 of 2013年6月25日 AutomationElectricPower Systems June25，2013 DOI：10．7500／AEPS201209033 基于平均化理论的PWM变流器电磁暂态快速仿真方法 (二)适用PWM变流器分段平均模型的改进EMTP算法 许 寅h2，陈 颖1’2，陈来军1,2，刘炜3 (1．清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市100084； 2．电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室，清华大学，北京市100084； 3．陕西省地方电力(集团)有限公司，陕西省西安市710061) 摘要：对包含大量电力电子变流器的电力系统进行电磁暂态仿真时，若使用脉宽调制(PWM)变流 器等开关电路的详细模型，将导致电磁暂态程序(EMTP)仿真效率低下。在EMTP中应用PWM 变流器的平均模型可以有效解决这一问题。文中提出了一种改进的EMTP算法，可灵活地应用 PWM变流器的分段平均模型进行仿真。该算法省略了传统EMTP算法中复杂的开关处理子模 块，同时增加了2个子模块分别用于预测分段平均模型的参数和校正参数不准确带来的仿真误差。 对三相PWMAC—DC变流器的测试结果表明，采用所提出的算法可在采用较大的积分步长仿真的 同时确保仿真结果的正确性。 关键词：变流器；平均模型；暂态仿真 0 引言 态；考虑开关频率的平均模型推导过程十分复杂且 对应的应用场合有严格的限制，难以推广；文献E73 在对分布式发电系统和微电网进行暂态仿真 提出较为通用的PWM变流器分段平均模型，适用 时，需要采用电磁暂态仿真技术。在各类电磁暂态 于多种不同拓扑结构的PWM变流器，为实现基于 仿真程序中，由Dommel提出的电磁暂态程序 平均模型的快速电磁暂态仿真奠定了理论基础。 (EMTP)应用最为广泛[1]。 本文首先提出了一种适用PWM变流器分段平 在EMTP中，脉宽调制(PWM)变流器通常采 均模型的改进EMTP算法，进而通过测试反馈控制 用详细模型描述，即对构成PWM变流器的每个电 的三相PWM AC—DC变流器算例，验证了所提出算 力电子开关单独建模，并按照一定的拓扑连接起 法的正确性，并讨论了积分步长对仿真结果的影响， 来[2]。该模型物理概念明确且简单易用，但在每次 最后分析了改进EMTP算法在处理开关事件时所 开关动作后均需要更新节点导纳矩阵并重新进行 需的额外计算量。 LU分解，增加了电磁暂态仿真的计算量。同时，需 引入特殊算法来定位准确的开关动作时刻[3]，并抑 1 PWM变流器的分段平均模型 制可能出现的数值振荡n]，这些额外的算法进一步 由文献[7]可知，包含m组独立开关的PWM 增加了PWM变流器仿真的计算量。