CN110378020A - 电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真方法及系统 - Google Patents

电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真方法及系统，涉及电磁暂态仿真技术领域，主要包括获取电网换相换流器的电气信号；根据电气信号构建电网换相换流器的开关函数模型；采用多频段动态相量法对开关函数模型和电气信号进行处理，建立电网换相换流器的多频段动态相量模型；采用大步长仿真形式，对多频段动态相量模型进行仿真处理，确定电网换相换流器的电磁暂态仿真结果。本发明通过应用多频段动态相量法建立电网换相换流器的多频段动态相量模型，在采用大步长提高仿真速度的同时，考虑信号频率上限，从而具有很高的仿真精度，使得本发明的所提出的方法或系统能够有效兼顾仿真的效率和精度。

Description

电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真方法及系统
技术领域
本发明涉及电磁暂态仿真技术领域，特别是涉及一种电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真方法及系统。
背景技术
对于电力系统，电磁暂态仿真是最重要的系统分析手段。但是随着电力电子设备在电力系统中应用，电磁暂态仿真面临着仿真速度和仿真精度之间的矛盾，为此人们不断改进电力系统各元件的电磁暂态模型和仿真算法。电网换相换流器(LCC)凭借技术成熟可靠、容量大、控制简单等特点，已经广泛应用于高压直流输电领域。电磁暂态仿真中，电网换相换流器(LCC)一般采用详细模型，只能通过小步长仿真来捕捉高频开关的精确变化，且每有开关动作时须更新系统导纳矩阵。电网换相换流器(LCC)采用的晶闸管是半控型器件，只能控制开通，而关断由交流电网决定。因此，在电磁暂态仿真过程中，为了得到准确的晶闸管关断时刻，需要大量的插值计算，计算量大速度慢，并且在大规模交直流混合联网时，采用详细模型的电磁暂态仿真模型将会带来极大的仿真负担，仿真速度迅速降低。
针对电网换相换流器(LCC)详细模型存在的计算规模大、仿真速度慢的问题，目前提出了几种改进模型：
电网换相换流器(LCC)准稳态模型，主要特征在于忽略换流阀的开关建模细节，只考虑换流器的交流和直流外部特性，忽略交直流的谐波，认为交流侧只有基频直流侧只有直流分量，该模型是电网换相换流器(LCC)系统控制方案设计的基础，然后仿真精度由于只考虑了基频，因此精度低，不能获取换流阀的状态。
电网换相换流器(LCC)传统动态相量模型，不用通过小步长来精确捕捉高频开关的变化时刻，但是随着考虑的谐波次数的增加，电网换相换流器(LCC)动态相量模型的微分方程组数将急剧增加，仿真规模将急剧增大，往往只能采取谐波截断的方式，减少计算量，使得仿真精度较低。
电网换相换流器(LCC)频率偏移法模型，利用Hilbert变换构造解析信号，以工频为主导频率移频，信号频率降低后采用大步长仿真，但是该模型将信号带宽限制在工频基波附近，仿真精度低。
上述改进的模型均无法有效兼顾仿真的精度和效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真方法及系统，能够有效兼顾仿真的精度和效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真方法，包括：
获取电网换相换流器的电气信号；所述电气信号包括直流侧电流信号、直流侧电压信号、交流侧相电流信号以及电源侧相电压信号；
根据所述电气信号，构建电网换相换流器的开关函数模型；所述开关函数模型包括相电流开关函数和直流侧电压开关函数；
采用多频段动态相量法，对所述开关函数模型和所述电气信号进行处理，建立电网换相换流器的多频段动态相量模型；所述多频段动态相量模型包括交流侧相电流的多频段动态相量模型和直流侧电压的多频段动态相量模型；
采用大步长仿真形式，对所述多频段动态相量模型进行仿真处理，确定电网换相换流器的电磁暂态仿真结果；所述电磁暂态仿真结果包括多个相电流子频段仿真结果和多个直流电压子频段仿真结果。
可选的，所述根据所述电气信号，构建电网换相换流器的开关函数模型，具体包括：
根据电网换相换流器的直流电压电流特性以及所述交流侧相电流信号，构建相电流开关函数；
根据电网换相换流器的直流电压电流特性以及所述直流侧电压信号，构建直流侧电压开关函数。
可选的，所述采用多频段动态相量法，对所述开关函数模型和所述电气信号进行处理，建立电网换相换流器的多频段动态相量模型，具体包括：
按照调制理论，对所述相电流开关函数和所述直流侧电流进行处理，得到交流侧相电流调制信号；
按照调制理论，对所述直流侧电压开关函数和所述电源侧相电压信号进行处理，得到直流侧电压调制信号；
对所述交流侧相电流调制信号和所述直流侧电压调制信号分别进行加窗傅里叶分解；
根据仿真步长和CPU核芯数目，确定频段数；
根据确定的频段数，分别对分解后的交流侧相电流调制信号和分解后的直流侧电压调制信号进行分段处理，得到若干个子频段信号；所述子频段信号包括相电流子频段信号和直流电压子频段信号；
确定每个所述子频段信号的中心频率；
根据所述子频段信号各自对应的中心频率，对所述子频段信号中的信号进行移频处理，得到低频信号；所述低频信号包括相电流子频段低频信号和直流电压子频段低频信号；
根据所有的所述相电流子频段低频信号，构建交流侧相电流的多频段动态相量模型；
根据所有的所述直流电压子频段低频信号，构建直流侧电压的多频段动态相量模型。
可选的，在执行采用大步长仿真形式，对所述多频段动态相量模型进行仿真处理，确定电网换相换流器的电磁暂态仿真结果之后，还包括：根据所述电网换相换流器的电磁暂态仿真结果，计算相电流实数信号和直流电压实数信号。
可选的，所述根据所述电网换相换流器的电磁暂态仿真结果，计算相电流实数信号和直流电压实数信号，具体包括：
对所有的所述相电流子频段仿真结果和所述直流电压子频段仿真结果中的信号进行反向移频处理；
将各个反向移频处理后的相电流子频段仿真信号相加并取实部，得到相电流实数信号；
将各个反向移频处理后的直流电压子频段仿真信号相加并取实部，得到直流电压实数信号。
一种电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真系统，包括：
电气信号获取模块，用于获取电网换相换流器的电气信号；所述电气信号包括直流侧电流信号、直流侧电压信号、交流侧相电流信号以及电源侧相电压信号；
开关函数模型构建模块，用于根据所述电气信号，构建电网换相换流器的开关函数模型；所述开关函数模型包括相电流开关函数和直流侧电压开关函数；
多频段动态相量模型建立模块，用于采用多频段动态相量法，对所述开关函数模型和所述电气信号进行处理，建立电网换相换流器的多频段动态相量模型；所述多频段动态相量模型包括交流侧相电流的多频段动态相量模型和直流侧电压的多频段动态相量模型；
电磁暂态仿真模块，用于采用大步长仿真形式，对所述多频段动态相量模型进行仿真处理，确定电网换相换流器的电磁暂态仿真结果；所述电磁暂态仿真结果包括多个相电流子频段仿真结果和多个直流电压子频段仿真结果。
可选的，所述开关函数模型构建模块，具体包括：
相电流开关函数构建单元，用于根据电网换相换流器的直流电压电流特性以及所述交流侧相电流信号，构建相电流开关函数；
直流侧电压开关函数构建单元，用于根据电网换相换流器的直流电压电流特性以及所述直流侧电压信号，构建直流侧电压开关函数。
可选的，所述多频段动态相量模型建立模块，具体包括：
交流侧相电流调制信号确定单元，用于按照调制理论，对所述相电流开关函数和所述直流侧电流进行处理，得到交流侧相电流调制信号；
直流侧电压调制信号确定单元，用于按照调制理论，对所述直流侧电压开关函数和所述电源侧相电压信号进行处理，得到直流侧电压调制信号；
加窗傅里叶分解单元，用于对所述交流侧相电流调制信号和所述直流侧电压调制信号分别进行加窗傅里叶分解；
频段数确定单元，用于根据仿真步长和CPU核芯数目，确定频段数；
子频段信号确定单元，用于根据确定的频段数，分别对分解后的交流侧相电流调制信号和分解后的直流侧电压调制信号进行分段处理，得到若干个子频段信号；所述子频段信号包括相电流子频段信号和直流电压子频段信号；
中心频率确定单元，用于确定每个所述子频段信号的中心频率；
低频信号计算单元，用于根据所述子频段信号各自对应的中心频率，对所述子频段信号中的信号进行移频处理，得到低频信号；所述低频信号包括相电流子频段低频信号和直流电压子频段低频信号；
交流侧相电流多频段动态相量模型构建单元，用于根据所有的所述相电流子频段低频信号，构建交流侧相电流的多频段动态相量模型；
直流侧电压多频段动态相量模型构建单元，用于根据所有的所述直流电压子频段低频信号，构建直流侧电压的多频段动态相量模型。
可选的，还包括：实数信号计算模块，用于根据所述电网换相换流器的电磁暂态仿真结果，计算相电流实数信号和直流电压实数信号。
可选的，所述实数信号计算模块，具体包括：
反向移频处理单元，用于对所有的所述相电流子频段仿真结果和所述直流电压子频段仿真结果中的信号进行反向移频处理；
相电流实数信号计算单元，用于将各个反向移频处理后的相电流子频段仿真信号相加并取实部，得到相电流实数信号；
直流电压实数信号计算单元，用于将各个反向移频处理后的直流电压子频段仿真信号相加并取实部，得到直流电压实数信号。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
针对现有电网换相换流器(LCC)电磁暂态仿真模型无法有效兼顾仿真速度和仿真精度这一缺陷。本发明通过应用多频段动态相量法建立电磁暂态仿真模型(电网换相换流器的多频段动态相量模型)，在采用大步长提高仿真速度的同时，因为可以考虑很高的信号频率上限，从而具有很高的仿真精度，使得本发明的所提出的电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真方法及系统能够有效兼顾效率和精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例频带分段示意图；
图2为本发明实施例多频段动态相量法电磁暂态并行仿真流程图；
图3为本发明实施例电网换相换流器拓扑结构图；
图4为本发明实施例电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真方法的流程示意图；
图5为本发明实施例电网换相换流器运行时的a相电流开关函数波形图；
图6为本发明实施例电网换相换流器运行时的直流电压开关函数波形图；
图7为本发明实施例电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真方法的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
多频段-动态相量法，Multi-Frequency Band Dynamic Phasor，MFB-DP。
电网换相换流器，Line Commutated Converter，LCC。
多频段动态相量法原理，具体如下：
1.信号的频率分解和重组
电力系统中电压信号、电流信号等均可看作周期变化的电气信号。对周期为T0的电气信号x(τ)，在一个周期τ∈(t-T0,t]内，其复数形式的傅里叶分解为：
公式(1)中：X(t)为电气信号x(τ)的复数形式，ωs＝2π/T0为基波角频率，Xh(t)为第h阶傅立叶系数，即h阶“动态相量”。
公式(1)中的h理论上无穷大，但在电磁暂态仿真中，根据精度和采样定理要求，仿真步长对应的频率一般为电气信号频率的10倍。因此，电磁暂态仿真中，谐波次数h一般为有限值，其最大值可依据仿真步长来确定(如：50μs仿真步长对应的最大谐波次数h为40)。此时，公式(1)可写为：
傅立叶变换的数学意义为：任意满足狄里赫利条件的周期信号都可以表示为一组以为正交基的线性组合。如果按图1将信号频率分成N个子频段，由线性组合的结合律，公式(2)可按子频段分组和重新组合，组合前后的信号相等，表示的是同一个信号X(t)。
每个子频段重新组合的结果是：各频段内由傅立叶分解得到的频率不同的多个子信号，重新组合为1个频段信号。此时，X(t)可看作各频段信号的和，即：
其中，Bn(t)为第n个频段重组后的子频段信号。
比较公式(2)和公式(3)右边的项数，可发现公式(2)的项数大为减少，由谐波个数2M减少为频段数2N。
上述过程称为电气信号的频率分解与重组。
2.子频段动态相量
公式(3)将复数信号X(t)按频率由小到大进行了分段重组。对于每个子频段信号Bn(t)，可选择频段内的一个频率(如：各频段的中心频率)分别移频，即：
其中，为子频段移频后的信号，简记为ωrn为频段n的移频角频率，为频段n的频率上下限，fh为该频段内信号的频率，且满足
称为电气信号的子频段动态相量(sub-frequency band dynamic phasor,SFB-DP)。显然，与传统的动态相量Xh(t)只有一个频率成份不同，子频段动态相量是一个具有带宽的信号。如果带宽满足窄带条件，则也是一个低频信号，而对低频信号可以采用大步长仿真，从而提高仿真速度。
3.多频段动态相量法
传统的动态相量法进行电磁暂态仿真时，先将信号按公式(2)分解为各阶动态相量，然后利用CPU多核芯的特点，将各阶动态相量放在不同的CPU核中进行并行仿真。但是，由于CPU核芯数有限，传统动态相量法只能取少数阶动态相量构成方程组进行并行仿真。因此，传统动态相量法仿真的信号总带宽将远远小于信号的实际带宽，导致谐波截断误差大，仿真精度低。与传统的动态相量法不同，如果按照公式(3)分解移频后的子频段动态相量进行并行仿真，由于子频段信号具有一定的带宽，因此，在与传统动态相量法具有相同方程组数的情况下，其可仿真的信号的带宽将远远大于传统的动态相量法，谐波截断误差将远远小于传统的动态相量法，因此具有极高的仿真精度。
上述过程称为多频段动态相量法(multi-frequency band dynamic phasor,MFB-DP)，可用图2表示。
电网换相换流器(LCC)建模时，常用开关函数来描述电网换相换流器(LCC)的开关动作，认为换流阀导通时函数值为1、关断时为0。通过开关函数，离散的开关事件转换为连续的函数，并将电网换相换流器(LCC)的交流侧和直流侧耦合在一起，如图3所示。开关函数模型将非线性的电网换相换流器(LCC)模型转换为线性的电网换相换流器(LCC)模型，此时，可适用多频段-动态相量进行建模和仿真。图3中，有直流侧电流id、直流侧电压ud、交流侧相电流ij(j＝abc)，电源侧相电压uj(j＝abc)，电源内阻Rs，变压器等值电抗Ls。
基于此，本实施例提供的电网换相换流器电磁暂态仿真方法是在多频段动态相量法和开关函数模型基础上实现的。
图4为本发明实施例电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真方法的流程示意图，如图4所示，本实施例提供的电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真方法包括以下步骤。
步骤101：获取电网换相换流器的电气信号；所述电气信号包括直流侧电流信号、直流侧电压信号、交流侧相电流信号以及电源侧相电压信号。
步骤102：根据所述电气信号，构建电网换相换流器的开关函数模型；所述开关函数模型包括相电流开关函数和直流侧电压开关函数。
步骤103：采用多频段动态相量法，对所述开关函数模型和所述电气信号进行处理，建立电网换相换流器的多频段动态相量模型；所述多频段动态相量模型包括交流侧相电流的多频段动态相量模型和直流侧电压的多频段动态相量模型。
步骤104：采用大步长仿真形式，对所述多频段动态相量模型进行仿真处理，确定电网换相换流器的电磁暂态仿真结果；所述电磁暂态仿真结果包括多个相电流子频段仿真结果和多个直流电压子频段仿真结果。
步骤102具体包括：
根据电网换相换流器的直流电压电流特性以及所述交流侧相电流信号，构建相电流开关函数。
根据电网换相换流器的直流电压电流特性以及所述直流侧电压信号，构建直流侧电压开关函数。
开关函数是分析电网换相换流器动态相量模型的基础。定义每个换流阀的开关函数为S，则
其中，S表示换流阀的导通状态，导通是为1，关断为0，图3所示的六脉动换流器，每相上相桥臂交替导通，因此每相引入各自的开关函数Sj(j＝a,b,c)，分析电网换相换流器的直流电压电流特性后得到其直流侧电压开关函数Svj和相电流开关函数Sij。
以a相为例说明相电流开关函数，图5是电网换相换流器运行时的a相电流波形，该波形是电网换相换流器相电流开关函数波形，根据图形可得到其分段表达式。图5中，α为触发延迟角，μ为换相重叠角。
对公式(6)做加窗傅里叶变换处理即可得到其傅里叶级数表达式。
三相对称时，可由A相开关函数求得B、C相开关函数，基于此，所有相开关函数的时域形式的级数表达式如下：
其中，h为谐波次数；α为触发延迟角；μ为换相重叠角，其表达式为X为换流变压器折算到换流阀侧的漏抗，E为换流变压器交流侧空载线电压有效值；ω＝2π/T0为基波角频率，T0为周期；Ah为系数，其表达式为
类似，也是以A相为例说明电压开关函数的求解方法。根据图6所示的电网换相换流器运行时的直流电压开关函数波形，写出分段表达式为
三相对称时，可由A相电压开关函数求得B、C相电压开关函数，基于此，所有相开关函数再对其做加窗傅里叶变换。公式如下：
公式(11)中的变量同公式(7)一致，为电源初相位。
步骤103具体包括：
按照调制理论，对所述相电流开关函数和所述直流侧电流进行处理，得到交流侧相电流调制信号。
按照调制理论，对所述直流侧电压开关函数和所述电源侧相电压信号进行处理，得到直流侧电压调制信号。
对所述交流侧相电流调制信号和所述直流侧电压调制信号分别进行加窗傅里叶分解。
根据仿真步长和CPU核芯数目，确定频段数。
根据确定的频段数，分别对分解后的交流侧相电流调制信号和分解后的直流侧电压调制信号进行分段处理，得到若干个子频段信号；所述子频段信号包括相电流子频段信号和直流电压子频段信号。
确定每个所述子频段信号的中心频率。
根据所述子频段信号各自对应的中心频率，对所述子频段信号中的信号进行移频处理，得到低频信号；所述低频信号包括相电流子频段低频信号和直流电压子频段低频信号。
根据所有的所述相电流子频段低频信号，构建交流侧相电流的多频段动态相量模型。
根据所有的所述直流电压子频段低频信号，构建直流侧电压的多频段动态相量模型。
本实施例将多频段动态相量原理应用于公式(7)和公式(11)的电流开关函数、电压开关函数，得到电网换相换流器的多频段动态相量模型，推导如下：
以a相为例，按调制理论，电网换相换流器交流侧相电流ia(t)可用交流侧相电流开关函数sia(t)和直流侧电流id(t)的乘积表示，即：ia(t)＝sia(t)id(t)(12)。
显然，ia(t)关于id(t)和sia(t)非线性，因此，ia(t)的第h次谐波动态相量需用id(t)和sia(t)的卷积表示，即：式中，k为第k频段。
类似的，ia(t)的多频段-动态相量模型也应是卷积形式，即：
电网换相换流器直流侧平波电抗器使得直流电流id(t)一般只有直流或2次谐波，因此，上式可近似为：
相电流ia(t)可表示为：
其中，N为频段数，ωrk为第k频段的主导频率。
根据多频段-动态相量的性质，当频段带宽满足窄带条件时，是个低频信号，对其可按大步长仿真。
与电网换相换流器交流侧类似，电网换相换流器直流侧电压ud(t)可用电网换相换流器电源侧相电压uj(t)和直流侧电压开关函数svj(t)的乘积表示：
直流电压ud(t)的第h次谐波动态相量表示为：
类似的，直流侧电压ud(t)的多频段-动态相量表示为：
高压直流输电中，电网换相换流器网侧电压一般含有基波和低次谐波，上式可近似为：
电网换相换流器直流电压ud(t)可表示为：
根据多频段-动态相量的性质，当频段带宽满足窄带条件时，是个低频信号，对其可按大步长仿真。
综上，相电流子频段低频信号的表达式为
交流侧相电流信号的表达式为
直流电压子频段低频信号的表达式为
直流侧电压ud(t)可表示为：
其中，ij(t)表示交流侧相电流信号，j＝a,b,c；id(t)表示直流侧电流信号；sij(t)表示相电流开关函数；ud(t)表示直流侧电压信号；uj(t)表示电源侧相电压信号；svj(t)表示直流侧电压开关函数；表示移频后的信号形式，fh表示第k子频段信号内的频率，Bk表示第k子频段信号；表示第k子频段信号的频率下限，表示第k子频段信号的频率上限。
优选的，本实例提供的电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真方法还包括：
步骤105：根据所述电网换相换流器的电磁暂态仿真结果，计算相电流实数信号和直流电压实数信号。
步骤105具体包括为：对所有的所述相电流子频段仿真结果和所述直流电压子频段仿真结果中的信号进行反向移频处理。
将各个反向移频处理后的相电流子频段仿真信号相加并取实部，得到相电流实数信号。
将各个反向移频处理后的直流电压子频段仿真信号相加并取实部，得到直流电压实数信号。
即将求出的反向移频，将得到各频段结果相加后取实部就得到了电磁暂态仿真所需要的实数信号。即：
为实现上述目的，本发明还提供了一种一种电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真系统，如图7所示，该系统包括：
电气信号获取模块201，用于获取电网换相换流器的电气信号；所述电气信号包括直流侧电流信号、直流侧电压信号、交流侧相电流信号以及电源侧相电压信号。
开关函数模型构建模块202，用于根据所述电气信号，构建电网换相换流器的开关函数模型；所述开关函数模型包括相电流开关函数和直流侧电压开关函数。
多频段动态相量模型建立模块203，用于采用多频段动态相量法，对所述开关函数模型和所述电气信号进行处理，建立电网换相换流器的多频段动态相量模型；所述多频段动态相量模型包括交流侧相电流的多频段动态相量模型和直流侧电压的多频段动态相量模型。
电磁暂态仿真模块204，用于采用大步长仿真形式，对所述多频段动态相量模型进行仿真处理，确定电网换相换流器的电磁暂态仿真结果；所述电磁暂态仿真结果包括多个相电流子频段仿真结果和多个直流电压子频段仿真结。
所述开关函数模型构建模块202，具体包括：
相电流开关函数构建单元，用于根据电网换相换流器的直流电压电流特性以及所述交流侧相电流信号，构建相电流开关函数。
直流侧电压开关函数构建单元，用于根据电网换相换流器的直流电压电流特性以及所述直流侧电压信号，构建直流侧电压开关函数。
所述多频段动态相量模型建立模块203，具体包括：
交流侧相电流调制信号确定单元，用于按照调制理论，对所述相电流开关函数和所述直流侧电流进行处理，得到交流侧相电流调制信号。
直流侧电压调制信号确定单元，用于按照调制理论，对所述直流侧电压开关函数和所述电源侧相电压信号进行处理，得到直流侧电压调制信号。
加窗傅里叶分解单元，用于对所述交流侧相电流调制信号和所述直流侧电压调制信号分别进行加窗傅里叶分解。
频段数确定单元，用于根据仿真步长和CPU核芯数目，确定频段数。
子频段信号确定单元，用于根据确定的频段数，分别对分解后的交流侧相电流调制信号和分解后的直流侧电压调制信号进行分段处理，得到若干个子频段信号；所述子频段信号包括相电流子频段信号和直流电压子频段信号。
中心频率确定单元，用于确定每个所述子频段信号的中心频率。
低频信号计算单元，用于根据所述子频段信号各自对应的中心频率，对所述子频段信号中的信号进行移频处理，得到低频信号；所述低频信号包括相电流子频段低频信号和直流电压子频段低频信号。
交流侧相电流多频段动态相量模型构建单元，用于根据所有的所述相电流子频段低频信号，构建交流侧相电流的多频段动态相量模型。
直流侧电压多频段动态相量模型构建单元，用于根据所有的所述直流电压子频段低频信号，构建直流侧电压的多频段动态相量模型。
优先的，该系统还包括：实数信号计算模块205，用于根据所述电网换相换流器的电磁暂态仿真结果，计算相电流实数信号和直流电压实数信。
所述实数信号计算模块205，具体包括：
反向移频处理单元，用于对所有的所述相电流子频段仿真结果和所述直流电压子频段仿真结果中的信号进行反向移频处理。
相电流实数信号计算单元，用于将各个反向移频处理后的相电流子频段仿真信号相加并取实部，得到相电流实数信号。
直流电压实数信号计算单元，用于将各个反向移频处理后的直流电压子频段仿真信号相加并取实部，得到直流电压实数信号。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真方法，其特征在于，包括：
获取电网换相换流器的电气信号；所述电气信号包括直流侧电流信号、直流侧电压信号、交流侧相电流信号以及电源侧相电压信号；
根据所述电气信号，构建电网换相换流器的开关函数模型；所述开关函数模型包括相电流开关函数和直流侧电压开关函数；
采用多频段动态相量法，对所述开关函数模型和所述电气信号进行处理，建立电网换相换流器的多频段动态相量模型；所述多频段动态相量模型包括交流侧相电流的多频段动态相量模型和直流侧电压的多频段动态相量模型；
采用大步长仿真形式，对所述多频段动态相量模型进行仿真处理，确定电网换相换流器的电磁暂态仿真结果；所述电磁暂态仿真结果包括多个相电流子频段仿真结果和多个直流电压子频段仿真结果。
2.根据权利要求1所述的电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述根据所述电气信号，构建电网换相换流器的开关函数模型，具体包括：
根据电网换相换流器的直流电压电流特性以及所述交流侧相电流信号，构建相电流开关函数；
根据电网换相换流器的直流电压电流特性以及所述直流侧电压信号，构建直流侧电压开关函数。
3.根据权利要求1所述的电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述采用多频段动态相量法，对所述开关函数模型和所述电气信号进行处理，建立电网换相换流器的多频段动态相量模型，具体包括：
按照调制理论，对所述相电流开关函数和所述直流侧电流进行处理，得到交流侧相电流调制信号；
按照调制理论，对所述直流侧电压开关函数和所述电源侧相电压信号进行处理，得到直流侧电压调制信号；
对所述交流侧相电流调制信号和所述直流侧电压调制信号分别进行加窗傅里叶分解；
根据仿真步长和CPU核芯数目，确定频段数；
根据确定的频段数，分别对分解后的交流侧相电流调制信号和分解后的直流侧电压调制信号进行分段处理，得到若干个子频段信号；所述子频段信号包括相电流子频段信号和直流电压子频段信号；
确定每个所述子频段信号的中心频率；
根据所述子频段信号各自对应的中心频率，对所述子频段信号中的信号进行移频处理，得到低频信号；所述低频信号包括相电流子频段低频信号和直流电压子频段低频信号；
根据所有的所述相电流子频段低频信号，构建交流侧相电流的多频段动态相量模型；
根据所有的所述直流电压子频段低频信号，构建直流侧电压的多频段动态相量模型。
4.根据权利要求3所述的电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真方法，其特征在于，在执行采用大步长仿真形式，对所述多频段动态相量模型进行仿真处理，确定电网换相换流器的电磁暂态仿真结果之后，还包括：根据所述电网换相换流器的电磁暂态仿真结果，计算相电流实数信号和直流电压实数信号。
5.根据权利要求4所述的电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述根据所述电网换相换流器的电磁暂态仿真结果，计算相电流实数信号和直流电压实数信号，具体包括：
对所有的所述相电流子频段仿真结果和所述直流电压子频段仿真结果中的信号进行反向移频处理；
将各个反向移频处理后的相电流子频段仿真信号相加并取实部，得到相电流实数信号；
将各个反向移频处理后的直流电压子频段仿真信号相加并取实部，得到直流电压实数信号。
6.一种电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真系统，其特征在于，包括：
电气信号获取模块，用于获取电网换相换流器的电气信号；所述电气信号包括直流侧电流信号、直流侧电压信号、交流侧相电流信号以及电源侧相电压信号；
开关函数模型构建模块，用于根据所述电气信号，构建电网换相换流器的开关函数模型；所述开关函数模型包括相电流开关函数和直流侧电压开关函数；
多频段动态相量模型建立模块，用于采用多频段动态相量法，对所述开关函数模型和所述电气信号进行处理，建立电网换相换流器的多频段动态相量模型；所述多频段动态相量模型包括交流侧相电流的多频段动态相量模型和直流侧电压的多频段动态相量模型；
电磁暂态仿真模块，用于采用大步长仿真形式，对所述多频段动态相量模型进行仿真处理，确定电网换相换流器的电磁暂态仿真结果；所述电磁暂态仿真结果包括多个相电流子频段仿真结果和多个直流电压子频段仿真结果。
7.根据权利要求6所述的电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真系统，其特征在于，所述开关函数模型构建模块，具体包括：
相电流开关函数构建单元，用于根据电网换相换流器的直流电压电流特性以及所述交流侧相电流信号，构建相电流开关函数；
直流侧电压开关函数构建单元，用于根据电网换相换流器的直流电压电流特性以及所述直流侧电压信号，构建直流侧电压开关函数。
8.根据权利要求6所述的电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真系统，其特征在于，所述多频段动态相量模型建立模块，具体包括：
交流侧相电流调制信号确定单元，用于按照调制理论，对所述相电流开关函数和所述直流侧电流进行处理，得到交流侧相电流调制信号；
直流侧电压调制信号确定单元，用于按照调制理论，对所述直流侧电压开关函数和所述电源侧相电压信号进行处理，得到直流侧电压调制信号；
加窗傅里叶分解单元，用于对所述交流侧相电流调制信号和所述直流侧电压调制信号分别进行加窗傅里叶分解；
频段数确定单元，用于根据仿真步长和CPU核芯数目，确定频段数；
子频段信号确定单元，用于根据确定的频段数，分别对分解后的交流侧相电流调制信号和分解后的直流侧电压调制信号进行分段处理，得到若干个子频段信号；所述子频段信号包括相电流子频段信号和直流电压子频段信号；
中心频率确定单元，用于确定每个所述子频段信号的中心频率；
低频信号计算单元，用于根据所述子频段信号各自对应的中心频率，对所述子频段信号中的信号进行移频处理，得到低频信号；所述低频信号包括相电流子频段低频信号和直流电压子频段低频信号；
交流侧相电流多频段动态相量模型构建单元，用于根据所有的所述相电流子频段低频信号，构建交流侧相电流的多频段动态相量模型；
直流侧电压多频段动态相量模型构建单元，用于根据所有的所述直流电压子频段低频信号，构建直流侧电压的多频段动态相量模型。
9.根据权利要求8所述的电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真系统，其特征在于，还包括：实数信号计算模块，用于根据所述电网换相换流器的电磁暂态仿真结果，计算相电流实数信号和直流电压实数信号。
10.根据权利要求9所述的电网换相换流器多频段动态相量电磁暂态仿真系统，其特征在于，所述实数信号计算模块，具体包括：
反向移频处理单元，用于对所有的所述相电流子频段仿真结果和所述直流电压子频段仿真结果中的信号进行反向移频处理；
相电流实数信号计算单元，用于将各个反向移频处理后的相电流子频段仿真信号相加并取实部，得到相电流实数信号；
直流电压实数信号计算单元，用于将各个反向移频处理后的直流电压子频段仿真信号相加并取实部，得到直流电压实数信号。
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