CN111079364A - 一种直流变压器的仿真方法、仿真平台及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及电力领域,公开了一种直流变压器的仿真方法、仿真平台及可读存储介质。本发明中直流变压器的仿真方法,应用于仿真平台,包括:构建第一仿真电路,第一仿真电路用于仿真直流变压器内正常双有源全桥DAB变换器的等效电路,其中,正常DAB变换器的个数大于0;构建第二仿真电路,第二仿真电路用于仿真直流变压器内故障DAB变换器的实际电路;级联第一仿真电路和第二仿真电路,得到直流变压器的仿真电路。本实施方式,使得实时、准确地对直流变压器进行仿真。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电力领域,特别涉及一种直流变压器的仿真方法、仿真平台及可读存储介质。
背景技术
直流输配电技术由于其各方面的优良特性,成为了近年来的研究热点,直流变压器作为交直流输配电网的关键设备,也同时受到广泛关注。直流变压器通常采用多个双有源全桥(Dual-active-bridge,简称“DAB”)变换器级联的结构。由于用于电网中的高压大容量电力电子装置的庞大与复杂性,通常无法进行直接实验研究,并且其建设周期长,建设成本高。随着计算机技术的发展,先进的数字模型仿真技术逐渐成为电力电子及电力系统相关领域的重要研究手段。数字仿真机的使用可以有效的减少开发周期、测试成本、并且实现实际情况下难以完成的测试环境,对直流变压器仿真是其技术研发中最为关键的问题。
发明人发现相关技术中至少存在如下问题:目前难以对直流变压器进行实时的仿真,且对直流变压器的仿真并不准确。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种直流变压器的仿真方法,从而实时、准确地对直流变压器进行仿真。
为解决上述技术问题,本发明的实施方式提供了一种直流变压器的仿真方法,应用于仿真平台,包括:构建第一仿真电路,第一仿真电路用于仿真直流变压器内正常双有源全桥DAB变换器的等效电路,其中,正常DAB变换器的个数大于0;构建第二仿真电路,第二仿真电路用于仿真直流变压器内故障DAB变换器的实际电路;级联第一仿真电路和第二仿真电路,得到直流变压器的实时仿真电路。
本发明的实施方式还提供了一种仿真平台,包括:至少一个处理器;以及,与至少一个处理器通信连接的存储器;其中,存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令,指令被至少一个处理器执行,以使至少一个处理器能够执行上述的直流变压器的仿真方法。
本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行上述的直流变压器的仿真方法。
本发明实施方式相对于现有技术而言,直流变压器通常是由多个DAB变换器级联构成,由于DAB变换器的数目较多,在实际应用中直流变压器内可能存在故障DAB变换器和正常DAB变换器,通过构建第一仿真电路和第二仿真电路,分别对正常DAB变换器进行仿真,以及对故障DAB变换器进行仿真,使得得到的直流变压器的实时仿真电路更加完整,仿真更加准确,提高了对直流变压器仿真的准确性,同时还可以针对直流变压器中不同的工况进行灵活仿真;另外,第一仿真电路中用于仿真正常DAB变换器的等效电路,由于等效电路可以简化正常DAB变换器,消除正常DAB变换器所有内部电气节点,可以高效地降低实时仿真的解算量,提高仿真速度。
另外,构建第一仿真电路,具体包括:根据直流变压器内正常DAB变换器的数目,确定等效电路的电路结构;根据所有的正常DAB变换器的实际电路,确定等效电路的电路结构中各电气等效参数;根据各电气等效参数以及等效电路的电路结构,确定第一仿真电路。直流变压器的结构并不是固定的,包含的正常DAB变换器和故障DAB变换器的数量也不相同,因此,通过构建等效电路的电路结构,并通过实际电路确定的等效电路结构中各电气等效参数,使得可以灵活确定第一仿真电路,也便于实时进行仿真,提高第一仿真电路仿真的实时性。
另外,仿真平台分别通信连接上位机以及控制保护装置;根据所有的正常DAB变换器的实际电路,确定等效电路的电路结构中各电气等效参数,具体包括:接收控制保护装置发送的控制信号,以及接收上位机下发的输入信息,输入信息包括:仿真步长以及正常DAB变换器的实际电路中各无源器件的参数信息;根据各无源器件的参数信息以及预设的直流变压器的初始仿真电路,确定第一电气参数,第一电气参数包括:等效电路中原边输入电流值以及副边电容电压值;根据控制信号、输入信息以及第一电气参数,确定等效电路中第二电气参数,第一电气参数中包括的电气元件参数与第二电气参数中包括的电气元件参数的总数之和等于等效电路中各电气元件的等效参数的总数。由于等效电路的电路结构中各电气等效参数会受到仿真步长、各无源器件以及控制信号的影响,通过第一电气参数、输入信息以及控制信号,可以准确地确定出第二电气参数,提高第一仿真电路的准确性。
另外,根据控制信号、输入信息以及第一电气参数,确定等效电路中第二电气参数,具体包括:按照仿真步长,对正常DAB变换器的实际电路的原边微分方程、副边微分方程以及变压器微分方程进行离散化,得到正常DAB变换器的实际电路中原边电容电压表达式,副边输出电流表达式以及电感电流表达式;将电感电流表达式代入原边电容电压表达式和副边输出电流表达式,优化原边电容电压表达式和副边输出电流表达式;根据第一电气参数、输入信息、原边电容电压表达式和副边输出电流表达式,计算等效电路中第二电气参数。将电感电流表达式代入原边电容电压表达式和副边输出电流表达式,可以消除原边电容电压表达式中的电感电流当前值,同时也可以消除副边输出电流表达式中的电感电流当前值,从而实现DAB变换器中原副边的电气解耦。
另外,根据第一电气参数、输入信息、原边电容电压表达式和副边输出电流表达式,计算等效电路中第二电气参数,具体包括:将第一电气参数和输入信息输入电感电流表达式,获得每个仿真步长对应的电感电流值;根据控制信号以及每个仿真步长对应的电感电流值,确定每个仿真步长对应的开关函数取值;将第一电气参数、输入信息以及确定的每个仿真步长对应的开关函数取值输入原边电容电压表达式以及输入副边输出电流表达式,得到等效电路中第二电气参数。
另外,根据控制信号以及每个仿真步长对应的电感电流值,确定每个仿真步长对应的开关函数取值,具体包括:针对每个仿真步长,进行如下处理:判断仿真步长内,控制信号是否存在闭锁或死区;若确定存在,则根据电感电流值,确定开关函数取值;若确定不存在且控制信号使能有效的情况下,确定开关函数取值为1,若确定不存在且控制信号使能无效的情况下,确定开关函数取值为0。根据控制信号确定当前仿真步长对应的开关函数取值,由于考虑了控制信号闭锁或死区的情况,与实际应用更加接近,进一步提高了第一仿真电路的准确性。
另外,根据电感电流值,确定开关函数取值,具体包括:判断电感电流值是否为0,若是,则确定开关函数值为0;否则,根据电感电流值的数值符号确定开关函数取值。依据电感电流值确定开关函数取值,更加准确。
另外,在构建第一仿真电路之前,直流变压器的仿真方法还包括:向上位机发送仿真评估结果,仿真评估结果用于指示仿真平台的运行状态,供上位机确定仿真步长并向仿真平台下发确定的仿真步长。仿真步长的确定是基于仿真平台确定的仿真评估结果,使得整个仿真电路更加接近实际应用,提高对直流变压器的仿真的稳定性。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
图1是根据本发明第一实施方式中一种直流变压器的仿真方法的具体流程图;
图2是根据本发明第一实施方式中一种DAB变换器的电路结构示意图;
图3是根据本发明第一实施方式中多个DAB变换器级联的结构示意图;
图4是根据本发明第一实施方式中一种构建第一仿真电路具体实现示意图;
图5是根据本发明第一实施方式中一种等效电路的结构示意图;
图6是根据本发明第一实施方式中一种确定第二电气参数的具体实现示意图;
图7是根据本发明第一实施方式中一种实时仿真电路的结构示意图;
图8是根据本发明第二实施方式中一种确定每个仿真步长对应的开关函数取值的具体实现示意图;
图9是根据本发明第三实施方式中一种仿真平台的具体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本发明各实施方式中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改,也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
以下各个实施例的划分是为了描述方便,不应对本发明的具体实现方式构成任何限定,各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
发明人发现目前的直流变压器的仿真架构通常是直接对直流变压器内DAB变换器的拓扑结构进行模拟,由于直流变压器中存在大量的电力电子开关器件,大大增加了仿真的解算量,导致不能实时对直流变压器进行仿真,这为直流变压器的实时仿真带来了巨大的挑战。另外,现有的直流变压器功率电压特性仿真模型,忽略了实际直流变压器中电力电子开关器件的开关特性和电感电容等无源器件的电气特性,导致直流变压器的仿真模型无法实时仿真,且仿真的准确性差。
本发明的第一实施方式涉及一种直流变压器的仿真方法。该直流变压器的仿真方法应用于仿真平台,该仿真平台可以是具有计算功能的电子设备,该直流变压器的仿真方法的具体流程如图1所示。
步骤101:构建第一仿真电路,第一仿真电路用于仿真直流变压器内正常双有源全桥DAB变换器的等效电路,其中,正常DAB变换器的个数大于0。
具体的说,直流变压器通常是由多个DAB变换器级联构成,DAB变换器一般由原边H桥、变压器T、副边H桥、电感和电容组成。图2为本实施方式中采用的DAB变换器的电路结构图,可以理解的是,DAB变换器并不限于图2所示的电路结构。图2中,Ci为原边电容,CO为副边电容,uCi和uCo分别为原边电容电压和副边电容电压,ii和io分别为原边输入电流和副边输出电流,L为电感,iL为电感电流。原边H桥以及副边H桥中的电力电子开关器件均以“Si”表示,与电力电子开关器件Si反并联的二极管以“Di”表示,其中,一个Si与对应的反并联的二极管Di构成一个开关组i,i的取值为1~8。
多个DAB变换器级联构成直流变压器,如图3所示,n个DAB变换器在原边进行串联,在副边进行并联,从而将n个DAB变换器级联,n≥2;其中,图3中每个DAB变换器均采用图2中的电路结构。
仿真平台可以获取待仿真的直流变压器内正常DAB变换器的数目,以及该直流变压器内故障DAB变换器的数目,获取方式可以由上位机下发,也可以是由人工直接输入。
一个具体的实现中,构建第一仿真电路具体包括如图4所示的子步骤:
子步骤1011:根据直流变压器内正常DAB变换器的数目,确定等效电路的电路结构。
具体的说,获取该直流变压器内正常DAB变换器的数目,由于每个正常DAB变换器均采用级联结构,故获知正常DAB变换器的数目,即可确定出正常DAB变换器的电路拓扑结构,然后合并电气元件,即可得到该直流变压器内正常DAB变换器的等效电路的电路结构。如图5所示,图5为每个正常DAB变换器的等效电路的电路结构,其中,原边为电压源uip和阻抗Zip串联,副边为电流源ios和阻抗1/Yos并联,目前该等效电路的电路结构中每个电气元件的电气参数均未知。
子步骤1012:根据所有的正常DAB变换器的实际电路,确定等效电路的电路结构中各电气元件的等效参数。
一个具体实现中,仿真平台分别通信连接上位机以及控制保护装置。接收控制保护装置发送的控制信号,以及接收上位机下发的输入信息,输入信息包括:仿真步长以及正常DAB变换器的实际电路中各无源器件的参数信息;根据各无源器件的参数信息以及预设的直流变压器的初始仿真电路,确定第一电气参数,第一电气参数包括:等效电路中原边输入电流值以及副边电容电压值。
具体的说,上位机可以是电脑、服务器等;上位机下发正常DAB变换器中的各无源器件的参数信息,如,电感值、电容值。各无源器件的参数信息可以人工根据实际电路测量获得,通过上位机的输入界面输入该上位机。仿真平台可以预先存储该直流变压器的初始仿真电路,在启动该初始仿真电路时,将各无源器件的参数信息输入该初始仿真电路,仿真平台即可计算所有正常DAB变换器的原边输入电流值和副边电容电压值,由于等效电路为该正常DAB变换器的等效电路,该计算的原边输入电流值和副边输出电流值,即为等效电路中原边输入电流值和副边电容电压值。
接收控制保护装置发送的控制信号,控制保护装置实时向该仿真平台发送控制信号,该控制信号可以为PWM信号,通过PWM信号可以控制DAB变换器中每个开关组i(即一个电力电子开关器件和反并联的二极管的组合)内电力电子开关器件的关断和导通。
在构建第一仿真电路之前,向上位机发送仿真评估结果,该仿真评估结果用于指示仿真平台的运行状态,供上位机确定仿真步长并向仿真平台下发确定的仿真步长。该仿真平台可以在构建出第一仿真电路之前,以上位机下发的默认仿真步长运行,并评估按照该默认仿真步长该初始仿真电路是否会崩溃或者出现故障,若是,则仿真评估结果可以为运行差,若不会出现故障或崩溃,则仿真评估结果可以为正常;上位机根据仿真评估结果确定出适合的仿真步长;确定过程可以是,若仿真评估结果为运行差,上位机根据该仿真评估结果,调整默认的仿真步长(例如增大默认仿真步长),并下发至仿真平台,仿真平台重新确定仿真评估结果,并上传上位机,若上位机接收到的仿真评估结果为正常,上位机停止调整默认仿真步长,并将上一次调整的仿真步长作为仿真步长下发仿真平台。
一个具体的实现中,在获取了控制信号、输入信息以及第一电气参数后,可以根据控制信号、输入信息以及第一电气参数,确定等效电路中第二电气参数,第一电气参数中包括的电气元件参数与第二电气参数中包括的电气元件参数的总数之和等于等效电路中各电气元件的等效参数的总数。
具体的说,第一电气参数中包括的电气元件参数与第二电气参数中包括的电气元件参数的总数之和等于等效电路中电气等效参数的总数;即该第二电气参数和第一电气参数可组成为等效电路中的各电气元件的等效参数;例如,如图5所示,第一电气参数为ii和uco,第二电气参数为:uCi、io、uip、Zip、ios和1/Yos。
一个具体实现中,根据控制信号、输入信息以及第一电气参数,确定等效电路中第二电气参数的过程如图6所示:
子步骤S21:按照仿真步长,对正常DAB变换器的实际电路的原边微分方程、副边微分方程以及变压器微分方程进行离散化,得到正常DAB变换器的实际电路中原边电容电压表达式,副边输出电流表达式以及电感电流表达式。
具体的说,假设开关组i的开关函数为Si(t),Si(t)的取值为0和1,当Si(t)为0时,开关组i关断,当Si(t)为1时,开关组i导通。利用开关函数建模方法对DAB变换器进行连续系统建模,即可得到正常DAB变换器的原边微分方程、副边微分方程以及变压器微分方程,具体建模过程此处将不再进行赘述。
以仿真步长为时间间隔对正常DAB变换器的实际电路的原边微分方程、副边微分方程以及变压器微分方程进行离散化,即可得到该正常DAB变换器的实际电路的原边电容电压表达式uCi(k),副边输出电流表达式io(k),以及电感电流表达式iL(k),k为离散变量。
子步骤S22:将电感电流表达式代入原边电容电压表达式和副边输出电流表达式,优化原边电容电压表达式和副边输出电流表达式。
具体的说,由于变压器存在原副边耦合的问题,影响等效电路中各等效参数的计算。可以优化原边电容电压表达式和副边输出电流表达式,将电感电流表达式代入原边电容电压表达式和副边输出电流表达式,由于原边电容电压表达式和副边输出电流表达式中均含有电感电流当前值,将iL(k)代入原边电容电压表达式和副边输出电流表达式,即可消除电感电流当前值,从而实现对DAB变换器中原副边的解耦。其中,原边电容电压的表达式可以如公式(1)所示,副边输出电流表达式可以如公式(2)所示
uCi(k)=kiii(k)+A(k)iL(k)+B(k-1) 公式(1)
io(k)=kvuCo(k)+C(k)iL(k)+D(k-1) 公式(2)
其中,k为离散变量,A(k)表示原边电容电压与电感电流当前值的关系,B(k-1)表示上一仿真时刻的原边电容电压、原边输入电流和电感电流的共同作用,C(k)表示副边输出电流和电感电流当前值的关系,D(k-1)表示上一仿真时刻的副边输出电流、副边电容电压和电感电流的共同作用。
子步骤S23:根据第一电气参数、输入信息、原边电容电压表达式和副边输出电流表达式,计算等效电路中第二电气参数。
一个具体的实现中,将第一电气参数和输入信息输入电感电流表达式,获得每个仿真步长对应的电感电流值;根据控制信号以及每个仿真步长对应的电感电流值,确定每个仿真步长对应的开关函数取值;将第一电气参数、输入信息以及确定的每个仿真步长对应的开关函数取值输入原边电容电压表达式以及输入副边输出电流表达式,得到等效电路中第二电气参数。
具体的说,由于PWM信号为脉冲信号,可以根据PWM信号确定每个仿真步长对应的开关函数取值,例如,若Si为高电平导通,若在每个仿真步长,PWM为高电平,则确定该开关函数值为1。将第一电气参数、输入信息以及确定的每个仿真步长对应的开关函数取值输入原边电容电压表达式以及输入副边输出电流表达式,进行求解,即可得到uCi、io、uip、Zip、ios和1/Yos。
需要说明的是,步骤S21~步骤S23用于确定第二电气参数,可以将该步骤S21~步骤S23封装为一个计算模型,用于调用执行步骤S21~步骤S23的指令。
子步骤1013:根据各电气等效参数以及等效电路的电路结构,确定第一仿真电路。
在确定出等效电路各个等效参数后,代入该等效电路的电路结构中,构成第一仿真电路。
步骤102:构建第二仿真电路,第二仿真电路用于仿真直流变压器内故障DAB变换器的实际电路。
具体的说,对于故障DAB变换器,由于内部出现故障,不能使用等效电路,故直接仿真该故障DAB变换器的实际电路。
步骤103:级联第一仿真电路和第二仿真电路,得到直流变压器的实时仿真电路。
具体的说,可以按照如图7所示的方式级联第一仿真电路和第二仿真电路,得到该直流变压器的实时仿真电路,将实时仿真电路替换初始仿真电路。
需要说明的是,得到该直流变压器的仿真电路后,即可根据输入的输入信息、PWM信号以及第一电气参数,即可实现对直流变压器端口动态特性和内部电气特性的高效模拟,并将控制保护装置需要的反馈信号输出。
本发明实施方式相对于现有技术而言,直流变压器通常是由多个DAB变换器级联构成,由于DAB变换器的数目较多,在实际应用中直流变压器内可能存在故障DAB变换器和正常DAB变换器,通过构建第一仿真电路和第二仿真电路,分别对正常DAB变换器进行仿真,以及对故障DAB变换器进行仿真,使得得到的直流变压器的实时仿真电路更加完整,仿真更加准确,提高了对直流变压器仿真的准确性,同时还可以针对直流变压器中不同的工况进行灵活仿真;另外,第一仿真电路中用于仿真正常DAB变换器的等效电路,由于等效电路可以简化正常DAB变换器,消除正常DAB变换器所有内部电气节点,可以高效地降低实时仿真的解算量,提高仿真速度。
本发明的第二实施方式涉及一种直流变压器的仿真方法。该直流变压器的仿真方法包括:构建第一仿真电路,构建第二仿真电路;级联第一仿真电路和第二仿真电路,得到直流变压器的实时仿真电路。
第二实施方式是对第一实施方式中确定每个仿真步长对应的开关函数取值的另一种实现,该确定每个仿真步长对应的开关函数的具体实现示意图如图8所示。
针对每个仿真步长,进行如下处理:
步骤201:判断该仿真步长内,控制信号是否存在闭锁或死区。若是,则执行步骤202,否则,执行步骤203。
具体的说,由于在实际中控制信号存在闭锁和死区,为了更准确地仿真等效电路,判断在该仿真步长内,是否存在闭锁或死区,若存在,则执行步骤202;若确定不存在,则执行步骤203。
步骤202:根据电感电流值,确定开关函数取值。
一个具体的实现中,判断电感电流值是否为0,若是,则确定开关函数值为0;否则,根据电感电流值的数值符号确定开关函数取值。
具体的说,若确定电感电流值为0,则确定该PWM信号对应的开关函数取值为0。若确定电感电流值不为0,则根据该电感电流值的数值符号确定开关组中反并联二极管的续流路径,该仿真平台预先存储有续流路径与开关函数取值的对应关系,根据该对应关系以及当前确定的开关组中反并联二极管的续流路径,即可确定出开关函数取值。
步骤203:若确定不存在且控制信号使能有效的情况下,确定开关函数取值为1,若确定不存在且控制信号使能无效的情况下,确定开关函数取值为0。
例如,若PWM信号为高电平时,使能有效,那么PWM信号为高电平时,该PWM信号对应的开关组导通,则确定开关函数取值为1;若PWM信号为低电平时,该PWM信号对应的开关组关闭,则确定开关函数取值为0。
本实施方式中提供的直流变压器的仿真方法,根据控制信号确定当前仿真步长对应的开关函数取值,由于考虑了控制信号闭锁或死区的情况,与实际应用更加接近,进一步提高了第一仿真电路的准确性。
本发明第三实施方式涉及一种仿真平台,该仿真平台30如图9所示,包括:至少一个处理器301;以及,至少一个处理器301通信连接的存储器302;其中,存储器302存储有可被至少一个处理器301执行的指令,指令被至少一个处理器301执行,以使至少一个处理器301能够执行如第一实施方式或第二实施方式中直流变压器的仿真方法。
其中,存储器302和处理器301采用总线方式连接,总线可以包括任意数量的互联的总线和桥,总线将一个或多个处理器301和存储器302的各种电路链接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起,这些都是本领域所公知的,因此,本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件,也可以是多个元件,比如多个接收器和发送器,提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。例如,经处理器301处理的数据通过天线在无线介质上进行传输,进一步,天线还接收数据并将数据传送给处理器301。
处理器301负责管理总线和通常的处理,还可以提供各种功能,包括定时,外围接口,电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器302可以被用于存储处理器301在执行操作时所使用的数据。
本发明第四实施方式涉及一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现第一实施方式或第二实施方式中直流变压器的仿真方法。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机,芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本发明的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种直流变压器的仿真方法,其特征在于,应用于仿真平台,包括:
构建第一仿真电路,所述第一仿真电路用于仿真直流变压器内正常双有源全桥DAB变换器的等效电路,其中,正常DAB变换器的个数大于0;
构建第二仿真电路,所述第二仿真电路用于仿真直流变压器内故障DAB变换器的实际电路;
级联所述第一仿真电路和所述第二仿真电路,得到所述直流变压器的实时仿真电路。
2.根据权利要求1所述的直流变压器的仿真方法,其特征在于,所述构建第一仿真电路,具体包括:
根据所述直流变压器内所述正常DAB变换器的数目,确定所述等效电路的电路结构;
根据所有的所述正常DAB变换器的实际电路,确定所述等效电路的电路结构中各电气等效参数;
根据各电气等效参数以及所述等效电路的电路结构,确定所述第一仿真电路。
3.根据权利要求2所述的直流变压器的仿真方法,其特征在于,所述仿真平台分别通信连接上位机以及控制保护装置;
所述根据所有的所述正常DAB变换器的实际电路,确定所述等效电路的电路结构中各电气等效参数,具体包括:
接收所述控制保护装置发送的控制信号,以及接收所述上位机下发的输入信息,所述输入信息包括:仿真步长以及所述正常DAB变换器的实际电路中各无源器件的参数信息;
根据各无源器件的参数信息以及预设的所述直流变压器的初始仿真电路,确定第一电气参数,所述第一电气参数包括:等效电路中原边输入电流值以及副边电容电压值;
根据所述控制信号、所述输入信息以及所述第一电气参数,确定所述等效电路中第二电气参数,所述第一电气参数中包括的电气元件参数与第二电气参数中包括的电气元件参数的总数之和等于所述等效电路中电气等效参数的总数。
4.根据权利要求3所述的直流变压器的仿真方法,其特征在于,所述根据所述控制信号、所述输入信息以及所述第一电气参数,确定所述等效电路中第二电气参数,具体包括:
按照所述仿真步长,对所述正常DAB变换器的实际电路的原边微分方程、副边微分方程以及变压器微分方程进行离散化,得到所述正常DAB变换器的实际电路的原边电容电压表达式,副边输出电流表达式以及电感电流表达式;
将所述电感电流表达式代入所述原边电容电压表达式和所述副边输出电流表达式,优化所述原边电容电压表达式和所述副边输出电流表达式;
根据所述第一电气参数、所述输入信息、所述原边电容电压表达式和所述副边输出电流表达式,计算所述等效电路中第二电气参数。
5.根据权利要求4所述的直流变压器的仿真方法,其特征在于,根据所述第一电气参数、所述输入信息、所述原边电容电压表达式和所述副边输出电流表达式,计算所述等效电路中第二电气参数,具体包括:
将所述第一电气参数和所述输入信息输入所述电感电流表达式,获得每个所述仿真步长对应的电感电流值;
根据所述控制信号以及每个所述仿真步长对应的电感电流值,确定每个所述仿真步长对应的开关函数取值;
将所述第一电气参数、所述输入信息以及确定的每个所述仿真步长对应的开关函数取值输入所述原边电容电压表达式以及输入副边输出电流表达式,得到所述等效电路中第二电气参数。
6.根据权利要求5所述的直流变压器的仿真方法,其特征在于,所述根据所述控制信号以及每个所述仿真步长对应的电感电流值,确定每个所述仿真步长对应的开关函数取值,具体包括:
针对每个所述仿真步长,进行如下处理:
判断所述仿真步长内,所述控制信号是否存在闭锁或死区;
若确定存在,则根据所述电感电流值,确定所述开关函数取值;
若确定不存在且控制信号使能有效的情况下,确定所述开关函数取值为1,若确定不存在且控制信号使能无效的情况下,确定所述开关函数取值为0。
7.根据权利要求6所述的直流变压器的仿真方法,其特征在于,根据所述电感电流值,确定所述开关函数取值,具体包括:
判断所述电感电流值是否为0,若是,则确定所述开关函数值为0;否则,根据所述电感电流值的数值符号确定开关函数取值。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的直流变压器的仿真方法,其特征在于,在所述构建所述第一仿真电路之前,所述直流变压器的仿真方法还包括:
向所述上位机发送仿真评估结果,所述仿真评估结果用于指示所述仿真平台的运行状态,供所述上位机确定所述仿真步长并向所述仿真平台下发确定的仿真步长。
9.一种仿真平台,其特征在于,包括:
至少一个处理器;以及,
与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1-8任一所述的直流变压器的仿真方法。
10.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的直流变压器的仿真方法。
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CN112710922A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-27 | 西南交通大学 | 一种双有源桥dc-dc变换器的开路故障诊断方法 |
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CN110110486A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-08-09 | 华北电力大学 | 一种dab型直流变换器高频阻抗等值建模方法 |
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- 2019-11-25 CN CN201911164482.3A patent/CN111079364B/zh active Active
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Title |
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刘建强;符里;杨景熙;杜会谦;裴春兴;: "电力电子牵引变压器功率平衡控制方法研究" * |
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