CN111725818A - 一种三相弱电网变流器群并网仿真方法及仿真终端 - Google Patents

Abstract

一种三相弱电网变流器群并网仿真方法及仿真终端。该方法包括：对单个变流器模块进行解耦，得到第一模块和第二模块；将第一模块中的线性电感、非线性开关器件的导通状态、关闭状态和变压器分别等效为第一等效电感、第二等效电感、第一等效电容、第三等效电感，并分别搭建第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型；对第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型进行处理，得到等效模型；利用节点分析法对等效模型进行处理，得到第一模块的乘法运算模型；根据第一模块的乘法运算模块和第二模块的等效模型，得到单个变流器的等效模型。采用本申请的方案，计算量小，仿真效率高。

Description

一种三相弱电网变流器群并网仿真方法及仿真终端

技术领域

本申请涉及仿真测试技术领域，尤其涉及一种三相弱电网变流器群并网仿真方法及仿真终端。

背景技术

新能源发电系统在当今社会得到了广泛的研究和应用，但其给整个电网的稳定性也带来了很多新的问题。新能源发电系统一般使用电力电子设备并入电网，在弱电网条件下，多重电力电子发电设备与交流电网之间动态交互容易发生振荡问题。近年来，世界各地发生了多起与新能源并网系统相关的低频振荡事故。因此，研究弱电网情况下变流器群的特性，解决变流器群出现的如低频谐振等问题，是十分重要的。

然而，目前采用电气转矩法、频域法、特征分析法等研究上述弱电网情况下变流器群的特性，存在电力系统的非线性器件多、系统电路规模大无法实现实时仿真功能等问题。因此，亟需提供一种计算量小、仿真效率高的三相弱电网变流器群并网仿真方案。

发明内容

本申请提供一种三相弱电网变流器群并网仿真方法及仿真终端，以减少仿真计算量，提高仿真效率。

第一方面，提供了一种三相弱电网变流器群并网仿真方法，所述方法包括：

对单个变流器模块进行解耦，得到第一模块和第二模块，所述第一模块为所述变流器的连接电网侧部分，第二模块包括三相电网模型和线路电感模型，所述第一模块包括线性电感、非线性开关器件和变压器；

将所述线性电感等效为第一等效电感，将所述非线性开关器件的导通状态等效为第二等效电感，将所述非线性开关器件的关闭状态等效为第一等效电容，将所述变压器等效为第三等效电感；

根据所述第一等效电感、第二等效电感、第一等效电容和第三等效电感，分别搭建第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型；

对所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型进行处理，得到等效模型；

利用节点分析法对所述等效模型进行处理，得到所述第一模块的乘法运算模型；

根据所述第一模块的乘法运算模块和所述第二模块的等效模型，得到所述单个变流器的等效模型。

在一个实现中，所述根据所述第一等效电感、第二等效电感、第一等效电容和第三等效电感，分别搭建第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型，包括：

将时间划分成若干时间间隔，并将所述第一等效电感、第二等效电感、第一等效电容和第三等效电感分别进行离散化处理，得到所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型。

在另一个实现中，所述第二等效电感等于步长与导纳的比值，所述第一等效电容等于步长与导纳的乘积。

在又一个实现中，所述对所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型进行处理，得到等效模型，包括：

对所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型分别进行后向欧拉积分处理，得到第一电感后向欧拉积分处理模型、第二电感后向欧拉积分处理模型、第一电容后向欧拉积分处理模型和第三电感后向欧拉积分处理模型；

将所述第一电感后向欧拉积分处理模型、第二电感后向欧拉积分处理模型、第一电容后向欧拉积分处理模型和第三电感后向欧拉积分处理模型等效为电流源与电阻并联电路，以得到所述等效模型。

在又一个实现中，所述方法还包括：

将所述三相电网模型等效为两路线电压的模型；

将所述线路电感模型等效为三相线路电感；

将所述两路线电压的模型和所述三相线路电感，得到所述第二模块的等效模型。

在又一个实现中，所述根据所述第一模块的乘法运算模块和所述第二模块的等效模型，得到所述单个变流器的等效模型，包括：

根据下列公式得到所述多个变流器的等效模型：

其中，I_s为所述第一模型中当前第n步时刻电流源输入，V_s为所述第二模型中电压源输入，B为与所述第一模型的步长和电感、断路器等效导纳参数有关的矩阵，Y[V_node]则为所述多个变流器模型中关键节点处电压和第n+1步时刻电流源输入。

第二方面，提供了一种仿真终端，所述仿真终端包括：

解耦单元，用于对单个变流器模块进行解耦，得到第一模块和第二模块，所述第一模块为所述变流器的连接电网侧部分，第二模块包括三相电网模型和线路电感模型，所述第一模块包括线性电感、非线性开关器件和变压器；

等效单元，用于将所述线性电感等效为第一等效电感，将所述非线性开关器件的导通状态等效为第二等效电感，将所述非线性开关器件的关闭状态等效为第一等效电容，将所述变压器等效为第三等效电感；

搭建单元，用于根据所述第一等效电感、第二等效电感、第一等效电容和第三等效电感，分别搭建第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电感离散模型和第三电感离散模型；

处理单元，用于对所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型进行处理，得到等效模型；

所述处理单元，还用于利用节点分析法对所述等效模型进行处理，得到所述第一模块的乘法运算模型；

所述处理单元，还用于根据所述第一模块的乘法运算模块和所述第二模块的等效模型，得到所述单个变流器的等效模型。

在一个实现中，所述搭建单元，用于：

将时间划分成若干时间间隔，并将所述第一等效电感、第二等效电感、第一等效电容和第三等效电感分别进行离散化处理，得到所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型。

在另一个实现中，所述处理单元，用于：

对所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型分别进行后向欧拉积分处理，得到第一电感后向欧拉积分处理模型、第二电感后向欧拉积分处理模型、第一电容后向欧拉积分处理模型和第三电感后向欧拉积分处理模型；

将所述第一电感后向欧拉积分处理模型、第二电感后向欧拉积分处理模型、第一电容后向欧拉积分处理模型和第三电感后向欧拉积分处理模型等效为电流源与电阻并联电路，以得到所述等效模型。

在又一个实现中，所述等效单元，还用于将所述三相电网模型等效为两路线电压的模型，以及将所述线路电感模型等效为三相线路电感；

所述处理单元，还用于根据所述两路线电压的模型和所述三相线路电感，得到所述第二模块的等效模型。

在又一个实现中，所述处理单元，还用于根据下列公式得到所述单个变流器的等效模型：

其中，I_s为所述第一模型中当前第n步时刻电流源输入，V_s为所述第二模型中电压源输入，B为与所述第一模型的步长和电感、断路器等效导纳参数有关的矩阵，Y[V_node]则为所述多个变流器模型中关键节点处电压和第n+1步时刻电流源输入。

第三方面，提供了一种仿真终端，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储可执行程序代码，所述处理器用于调用存储器中的可执行程序代码，以执行第一方面或任一实现中的方法。

第四方面，提供了一种仿真测试系统，所述仿真测试系统适用于对三相变流器群进行仿真测试，所述仿真测试系统包括仿真终端、实时仿真器及控制器；

所述控制器，用于运行被测三相弱电网变流器群并网仿真程序，并将运行结果发送至所述实时仿真器；

所述实时仿真器，用于接收所述所述仿真终端发送的多个变流器的运算模型，并运行所述多个变流器的运算模型以对所述运行结果进行仿真测试；

所述仿真终端，用于利用第一方面或任一实现中所述的方法进行搭建的多个变流器的运算模型，并将所述多个变流器的运算模型下发至所述实时仿真器。

第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，其内存储有计算机可执行指令，用于让计算机或者类似的运算装置执行第一方面或任一实现中所述的方法。

采用本申请的方案，通过将变流器模块进行解耦，分模块进行等效，且将第一模块中的线性电感、非线性开关器件和变压器分别进行等效，搭建离散模型，再利用节点分析法对等效模型进行处理，得到第一模块的乘法运算模型，整个仿真过程计算量小，仿真效率高。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种三相弱电网变流器群并网仿真方法的流程示意图；

图2为三相弱电网变流器群并网的结构示意图；

图3为单变流器模块的模块划分示意图；

图4为电感及其等效模型示意图；

图5为单相变压器及其等效电路示意图；

图6为开关及其等效模型示意图；

图7为单变流器模块的等效模型示意图；

图8为多变流器模块的等效模型示意图；

图9为本申请实施例提供的一种仿真终端的结构框图；

图10为本申请实施例提供的另一种仿真终端的结构框图；

图11为本申请实施例提供的一种仿真测试系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

请参阅图1，为本申请实施例提供的一种三相弱电网变流器群并网仿真方法的流程示意图，其中：

S101、对单个变流器模块进行解耦，得到第一模块和第二模块。其中，所述第一模块为所述变流器的连接电网侧部分，第二模块包括三相电网模型和线路电感模型，所述第一模块包括线性电感、非线性开关器件和变压器。

在新能源并网系统中，常会出现变流器群集中并网情况。如大型风电场并网系统中，变流器群并网位置的距离很短，对这样短距离的线缆进行单独建模分析，得到的PI等效模型模的等效阻抗参数将非常小，这对整个系统性能影响很小，可以忽略。因此可以将所有并网点看作同一点来处理。如图2所示，为变流器群并网结构的简单示意图：三相变流器群变流器模块1～n并联连接在弱电网中，其中变流器模块包括IGBT三相全桥主功率电路、LCL滤波器、交流主接触器、变压器和主断路器。

根据节点网络法生成矩阵的原理，系统电路节点越多，生成的矩阵方程也会越大，系统需要的计算量也将指数倍增加。从图2可以看出，随变流器模块的个数增加，整个电路的节点也会增加。

本实施例对每个单变流模块进行模型分割。模型分割主要工作是电路解耦点选取。实时仿真中，系统电路需要离散化处理，并利用实时仿真器的多核优势对系统进行分核计算，针对变流器群并网电路选择合适的解耦位置是首先需要考虑的问题。

以风电系统并网为例，如图3所示的单变流模块的模块划分示意图，在风电系统并网侧LCL滤波器中存在滤波电容，可以选取滤波电容处作为解耦点(如图3所示的LCL滤波器中的解耦点)。解耦点到电网的电路为强耦合关系，如对电网的线路阻抗、并网变压器的短路阻抗以及并网主断路器进行分割建模，变流器群相互之间的影响就无法体现，因此将电网的线路阻抗、并网变压器的短路阻抗以及并网主断路器进行联合建模，得到第一模块。该方案还将变流器部分(图3中第二模块)进行单独建模，以便和控制器组成闭环系统，并通过实时仿真更有效的研究三相弱电网情况下变流器群并联特性。

S102、将所述线性电感等效为第一等效电感，将所述非线性开关器件的导通状态等效为第二等效电感，将所述非线性开关器件的关闭状态等效为第一等效电容，将所述变压器等效为第三等效电感。

具体地，在一实施方式中，将第一模块中的线性电感等效为第一等效电感。具体地，线性电感可等效为一个值为h/L(h为计算步长)的电导与值为i_n的电流源并联。

具体地，在一实施方式中，由于第一模块中包含主断路开关，为非线性器件，在本实施例中，仿真终端将第一模块中的非线性开关器件的导通状态等效为第二等效电感，同时将第一模块中的非线性开关器件的关闭状态等效为第一等效电容。具体地，等效电容为小电容，等效电感为小电感，且等效电容的电容值及等效电感的电感值越小，得到的模型的步长越小。具体地，在计算前，将非线性开关器件等效为电流源和电导G并联的模型，设置G＝1。h为设置的离散步长，导通时其等效的为感值为L＝h/G，断开时其等效的为感值为C＝h*G。实时仿真步长一般在选择20e-6秒，所以等效的电感和电容的值都非常小。

具体地，在一实施方式中，将网侧的三相并网变压器先拆分为ABC三相，并对单相电路做等效优化处理，再利用线性电感处理方法将变压器中的副边等效绕组转化为电流源和电导并联的模型，即得到第三等效电感。

S103、根据所述第一等效电感、第二等效电感、第一等效电容和第三等效电感，分别搭建第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型。

通常，电路求解是利用微分方程得出电感电流或者电容电压，然后再根据KLC(基尔霍夫电流定律)、KLV(基尔霍夫电压定律)约束关系，进一步求出各支路的电压或电流。而变流器群并网结构中，随并网变压器的数量增多，节点也增多，会使得模型规模过大，微分方程维数过大，最终引起计算量大的问题。不仅实时仿真的处理器无法处理，同时离线仿真也无法快速完成计算，造成离线调试困难。这就需要优化大规模电路，减少计算量，使其能完成快速准确的解算。

本实施例将积分计算离散化处理，对第一模块进行优化，将非线性网络变为线性网络。具体地，将时间划分成若干时间间隔，并将所述第一等效电感、第二等效电感、第一等效电容和第三等效电感分别进行离散化处理，得到所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型。

具体实现方法为：直接把第一模块中的所有电感L和开关离散化，避开微分方程，把时间t₀～T划分成若干时间间隔，把电感L用相应的离散模型来取代。

S104、对所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型进行处理，得到等效模型。

具体地，对所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型分别进行后向欧拉积分处理，得到第一电感后向欧拉积分处理模型、第二电感后向欧拉积分处理模型、第一电容后向欧拉积分处理模型和第三电感后向欧拉积分处理模型；

将所述第一电感后向欧拉积分处理模型、第二电感后向欧拉积分处理模型、第一电容后向欧拉积分处理模型和第三电感后向欧拉积分处理模型等效为电流源与电阻并联电路，以得到所述等效模型。

在一个实施方式中，线性电感L处理方案为：

首先，线性电感的特性关系如下所示：

然后，采用后向欧拉积分公式可转化为

在t_n+1时刻线性电感可等效为一个值为h/L(h为计算步长)的电导G与值为i_n的电流源并联，其模型如图4所示。

在一个实施方式中，三相并网变压器模型处理方案为：

将网侧的三相并网变压器先拆分为ABC三相，并对单相电路做等效优化处理，再利用线性电感处理方法将变压器中的副边等效绕组转化为电流源和电导并联的模型。其等效图如图5所示。

其中，等效为变比为N1∶N2的理想(ideal)变压器，L1、R1为原边绕组阻抗等效至次边侧的值，L2、R2为次边绕组等效阻抗。

为等效模型计算方便，设理想变压器的变比为K，将三相电网模型和线路电感模型等效至变压器次边侧进行模型简化，此时电网模型就可等效为线电压为US1/k与US2/k电压输入，线路电感可等效为Ls1/k/k、Ls2/k/k与Ls3/k/k三相线路电感。

为保证模型的合理性，开关模型仍然需要添加在等效后的线路电感和变压器次边侧阻抗之间。

在一个实施方式中，开关模型处理方案为：

由于主电路中包含主断路开关，为非线性器件，在计算前也将其等效为电流源和电导G并联的模型，设置G＝1。h为设置的离散步长，导通时其等效的为感值为L＝h/G，断开时其等效的为感值为C＝h*G；实时仿真步长一般在选择20e-6秒，所以等效的电感和电容的值都非常小，如图6所示。

线性电容的特性关系如下式

采用后向欧拉积分公式可转化为

即h为计算步长，C为电容值，n为离散后的当前步，n+1为离散后的后一步，u_n为等效电容的当前步的两端电压，u_n+1为等效电容的后一步的两端电压，i_n+1为流经等效电容的后一步的电流。

当开关导通时，电流源的输入为-i_n，此时模型等效为一个电感值很小的电感模型，当开关关闭时，电流源的输入为

即流过电导的电流，此时模型等效为一个电感值很小的电感模型，其值可以通过i_n-i_n-1计算得到。

所以开关可以等效成为电流源和电导并联的模型，而其电流源的输入通过测量流入开关的电流和开关动作KM计算得到。

S105、利用节点分析法对所述等效模型进行处理，得到所述第一模块的乘法运算模型。

根据以上电路原理，将网侧模型进行简化，简化后的电路如图7所示.

在图7中，US1/k与US2/k变压器理想电网电压经过变压变比后的两个线电压，Ls1/k/k、Ls2/k/k与Ls3/k/k代表线路电感等效至变压器次变后的三相线路电感，Subsystem1与mka代表等效后的A相的主断路器，Subsystem2与mkb代表等效后的B相的主断路器，Subsystem3与mkc代表等效后的C相的主断路器，LnA01、LnB01与LnC01代表牵引变压器副边ABC三相等效阻抗和滤波器网侧L阻抗叠加值。Uca、Ucb、Ucc则是输入的滤波电容的端口电压。红色方框则是单变流器模块的等效电路。Km1_con为断路器分合控制指令。

S106、根据所述第一模块的乘法运算模块和所述第二模块的等效模型，得到所述单个变流器的等效模型。

网侧模型电路如不做任何处理，通过节点网络法建立数学模型会因为电感和线性开关的存在形成大型的数学矩阵。矩阵结构如下式所示：

Y＝CX+DU

模型的规模越大，电气节点越多，生成的A\B\C\D矩阵也就越大，其计算量也会越大。

本实施例中，将电路按照上述方法等效处理后，其模型中只包含电压源、电流源和电阻，通过改进节点网络法可将模型生成如下结构矩阵，这样将大大降低计算量。

将电路生成最终矩阵后，其中I_s为模型中当前第n步时刻电流源输入，V_s为模型中电压源输入，B为与模型步长和电感、断路器等效导纳参数有关的矩阵，Y[V_node]则为模型中关键节点处电压和第n+1步时刻电流源输入。

如单个电感的离散方程为下式：

其可以简化为下式矩阵

其中，输出Y[V_node]为节点第n+1步时刻电流i_n+1，矩阵B为

它由仿真步长h和参数L决定，输入则为节点第n步时刻得到的电流i_n和电感两端第n+1步时刻电压u_n+1。

于是，变流器群条件下，则主要增加变流器模块节点数量，再按照单变流器模块方式生成的结构矩阵模型。

进一步地，该方法还可以包括：

S107、将所述三相电网模型等效为两路线电压的模型。

S108、将所述线路电感模型等效为三相线路电感。

S109、根据所述两路线电压的模型和所述三相线路电感，得到所述第二模块的等效模型。

具体地，将三相电网模型等效为两路线电压Un_m1和Un_m2，线路电感等效至变压器次边的三相线路电感Ls1/k/k、Ls2/k/k与Ls3/k/k，从而得到第二模块的等效模型。

如图8所示，为多个变流器模块与电网的等效电路图。在图8中，INV1……INV12与图7中方框包含的电路相同，代表多个变流模块同时连接至线电压为Un_m1和Un_m2连接点处。US1/k与US2/k变压器理想电网电压经过变压变比后的两个线电压，Ls1/k/k、Ls2/k/k与Ls3/k/k代表线路电感等效至变压器次边后的三相线路电感。

在很多个变流模块并联时，计算量相对于不做等效直接建立模型矩阵的方式会将急剧减少，其中电网并网节点处电压Un_m1和Un_m2是关键点电压，通过网侧等效模型计算得到准确的并网节点处电压，是变流器群并联大系统实时仿真暂态建模能够准确计算的关键值。

根据本申请实施例提供的一种三相弱电网变流器群并网仿真方法，通过将变流器模块进行解耦，分模块进行等效，且将第一模块中的线性电感、非线性开关器件和变压器分别进行等效，搭建离散模型，再利用节点分析法对等效模型进行处理，得到第一模块的乘法运算模型，整个仿真过程计算量小，仿真效率高。

基于上述实施例中的一种三相弱电网变流器群并网仿真方法的同一构思，如图9所示，本申请实施例还提供了一种仿真终端900，该仿真终端900可应用于上述图1所示的仿真方法中。该仿真终端900包括：解耦单元91、等效单元92、搭建单元93和处理单元94。其中：

解耦单元91，用于对单个变流器模块进行解耦，得到第一模块和第二模块，所述第一模块为所述变流器的连接电网侧部分，第二模块包括三相电网模型和线路电感模型，所述第一模块包括线性电感、非线性开关器件和变压器；

等效单元92，用于将所述线性电感等效为第一等效电感，将所述非线性开关器件的导通状态等效为第二等效电感，将所述非线性开关器件的关闭状态等效为第一等效电容，将所述变压器等效为第三等效电感；

搭建单元93，用于根据所述第一等效电感、第二等效电感、第一等效电容和第三等效电感，分别搭建第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电感离散模型和第三电感离散模型；

处理单元94，用于对所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型进行处理，得到等效模型；

所述处理单元94，还用于利用节点分析法对所述等效模型进行处理，得到所述第一模块的乘法运算模型；

所述处理单元94，还用于根据所述第一模块的乘法运算模块和所述第二模块的等效模型，得到所述单个变流器的等效模型。

在一个实现中，所述搭建单元93，用于：

将时间划分成若干时间间隔，并将所述第一等效电感、第二等效电感、第一等效电容和第三等效电感分别进行离散化处理，得到所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型。

在另一个实现中，所述处理单元94，用于：

对所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型分别进行后向欧拉积分处理，得到第一电感后向欧拉积分处理模型、第二电感后向欧拉积分处理模型、第一电容后向欧拉积分处理模型和第三电感后向欧拉积分处理模型；

将所述第一电感后向欧拉积分处理模型、第二电感后向欧拉积分处理模型、第一电容后向欧拉积分处理模型和第三电感后向欧拉积分处理模型等效为电流源与电阻并联电路，以得到所述等效模型。

在又一个实现中，所述等效单元92，还用于将所述三相电网模型等效为两路线电压的模型，以及将所述线路电感模型等效为三相线路电感；

所述处理94，还用于根据所述两路线电压的模型和所述三相线路电感，得到所述第二模块的等效模型。

在又一个实现中，所述处理单元94，还用于根据下列公式得到所述单个变流器的等效模型：

其中，I_s为所述第一模型中当前第n步时刻电流源输入，V_s为所述第二模型中电压源输入，B为与所述第一模型的步长和电感、断路器等效导纳参数有关的矩阵，Y[V_node]则为所述多个变流器模型中关键节点处电压和第n+1步时刻电流源输入。

本实施例对仿真终端100的各功能单元实现各自功能的具体过程，请参见上述图1所示实施例中描述的具体内容，在此不再赘述。

根据本申请实施例提供的一种仿真终端，通过将变流器模块进行解耦，分模块进行等效，且将第一模块中的线性电感、非线性开关器件和变压器分别进行等效，搭建离散模型，再利用节点分析法对等效模型进行处理，得到第一模块的乘法运算模型，整个仿真过程计算量小，仿真效率高。

图10为本申请实施例提供的另一种仿真终端的结构框图。本实施例提供的仿真终端100可用于实现上述仿真方法中。如图10所示，本实施例提供的仿真终端100包括存储器11和处理器12。

具体地，在本实施例中，存储器11用于存储可执行程序代码。处理器12用于调用存储器11中的可执行程序代码，以实现图1所示实施例的各个步骤。

处理器可以是中央处理器(central processing unit，CPU)，网络处理器(network processor，NP)，或WLAN设备。

处理器还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，可编程逻辑器件(programmablelogic device，PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(complexprogrammable logic device，CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gatearray，FPGA)，通用阵列逻辑(generic array logic，GAL)或其任意组合。

存储器可以包括易失性存储器(volatile memory)，例如随机存取存储器(random-access memou，RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如快闪存储器(flash memory)，硬盘(hard disk drive，HDD)或固态硬盘(solid-state drive，SSD)；存储器还可以包括上述种类的存储器的组合。

本实施例对仿真终端100的各功能单元实现各自功能的具体过程，请参见上述图1所示实施例中描述的具体内容，在此不再赘述。

根据本申请实施例提供的一种仿真终端，通过将变流器模块进行解耦，分模块进行等效，且将第一模块中的线性电感、非线性开关器件和变压器分别进行等效，搭建离散模型，再利用节点分析法对等效模型进行处理，得到第一模块的乘法运算模型，整个仿真过程计算量小，仿真效率高。

图11为本申请实施例提供的一种仿真测试系统1100的结构框图。如图11所示，本实施例提供的仿真测试系统1100适用于对三相弱电网变流器群并网进行仿真测试，但并不限于此。具体地，仿真测试系统110包括图10所示的仿真终端100、实时仿真器101及控制器102。在一实施方式中，实时仿真器101通过以太网与仿真终端100通信连接，实时仿真器101还通过硬线与控制器102通信连接，硬线可以但不限于为数据总线等等。

具体地，在本实施例中，控制器102用于运行被测三相弱电网变流器群并网仿真程序，并将运行结果发送至实时仿真器101。实时仿真器101用于接收仿真终端100发送的多个变流器的等效模型，并运行多个变流器的等效模型以对运行结果进行仿真测试。仿真终端100用于利用上述的仿真方法进行搭建的单个变流器的运算模型，并将单个变流器的运算模型下发至实时仿真器101。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其内存储有计算机可执行指令。上述的计算机可执行指令用于让计算机或者类似的运算装置完成上述仿真方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，该单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。所显示或讨论的相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件或固件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行该计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。该计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。该计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过该计算机可读存储介质进行传输。该计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、双绞线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。该计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何介质或者是包含一个或多个介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。该介质可以是只读存储器(read-only memory，ROM)，或随机存取存储器(randomaccess memory，RAM)，或磁性介质，例如，软盘、硬盘、磁带、磁碟、或光介质，例如，数字通用光盘(digital versatile disc，DVD)、或者半导体介质，例如，固态硬盘(solid statedisk，SSD)等。

Claims (10)

1.一种三相弱电网变流器群并网仿真方法，其特征在于，所述方法包括：

对单个变流器模块进行解耦，得到第一模块和第二模块，所述第一模块为所述变流器的连接电网侧部分，第二模块包括三相电网模型和线路电感模型，所述第一模块包括线性电感、非线性开关器件和变压器；

将所述线性电感等效为第一等效电感，将所述非线性开关器件的导通状态等效为第二等效电感，将所述非线性开关器件的关闭状态等效为第一等效电容，将所述变压器等效为第三等效电感；

根据所述第一等效电感、第二等效电感、第一等效电容和第三等效电感，分别搭建第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型；

对所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型进行处理，得到等效模型；

利用节点分析法对所述等效模型进行处理，得到所述第一模块的乘法运算模型；

根据所述第一模块的乘法运算模块和所述第二模块的等效模型，得到所述单个变流器的等效模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一等效电感、第二等效电感、第一等效电容和第三等效电感，分别搭建第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型，包括：

将时间划分成若干时间间隔，并将所述第一等效电感、第二等效电感、第一等效电容和第三等效电感分别进行离散化处理，得到所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二等效电感等于步长与导纳的比值，所述第一等效电容等于步长与导纳的乘积。

4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型进行处理，得到等效模型，包括：

对所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型分别进行后向欧拉积分处理，得到第一电感后向欧拉积分处理模型、第二电感后向欧拉积分处理模型、第一电容后向欧拉积分处理模型和第三电感后向欧拉积分处理模型；

将所述第一电感后向欧拉积分处理模型、第二电感后向欧拉积分处理模型、第一电容后向欧拉积分处理模型和第三电感后向欧拉积分处理模型等效为电流源与电阻并联电路，以得到所述等效模型。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述三相电网模型等效为两路线电压的模型；

将所述线路电感模型等效为三相线路电感；

将所述两路线电压的模型和所述三相线路电感，得到所述第二模块的等效模型。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一模块的乘法运算模块和所述第二模块的等效模型，得到所述单个变流器的等效模型，包括：

根据下列公式得到所述多个变流器的等效模型：

其中，I_s为所述第一模型中当前第n步时刻电流源输入，V_s为所述第二模型中电压源输入，B为与所述第一模型的步长和电感、断路器等效导纳参数有关的矩阵，Y[V_node]则为所述多个变流器模型中关键节点处电压和第n+1步时刻电流源输入。

7.一种仿真终端，其特征在于，所述仿真终端包括：

解耦单元，用于对单个变流器模块进行解耦，得到第一模块和第二模块，所述第一模块为所述变流器的连接电网侧部分，第二模块包括三相电网模型和线路电感模型，所述第一模块包括线性电感、非线性开关器件和变压器；

等效单元，用于将所述线性电感等效为第一等效电感，将所述非线性开关器件的导通状态等效为第二等效电感，将所述非线性开关器件的关闭状态等效为第一等效电容，将所述变压器等效为第三等效电感；

搭建单元，用于根据所述第一等效电感、第二等效电感、第一等效电容和第三等效电感，分别搭建第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电感离散模型和第三电感离散模型；

处理单元，用于对所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型进行处理，得到等效模型；

所述处理单元，还用于利用节点分析法对所述等效模型进行处理，得到所述第一模块的乘法运算模型；

所述处理单元，还用于根据所述第一模块的乘法运算模块和所述第二模块的等效模型，得到所述单个变流器的等效模型。

8.根据权利要求7所述的仿真终端，其特征在于，所述搭建单元，用于：

将时间划分成若干时间间隔，并将所述第一等效电感、第二等效电感、第一等效电容和第三等效电感分别进行离散化处理，得到所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型。

9.根据权利要求7或8所述的仿真终端，其特征在于，所述处理单元，用于：

对所述第一电感离散模型、第二电感离散模型、第一电容离散模型和第三电感离散模型分别进行后向欧拉积分处理，得到第一电感后向欧拉积分处理模型、第二电感后向欧拉积分处理模型、第一电容后向欧拉积分处理模型和第三电感后向欧拉积分处理模型；

将所述第一电感后向欧拉积分处理模型、第二电感后向欧拉积分处理模型、第一电容后向欧拉积分处理模型和第三电感后向欧拉积分处理模型等效为电流源与电阻并联电路，以得到所述等效模型。

10.根据权利要求9所述的仿真终端，其特征在于，所述处理单元，还用于根据下列公式得到所述单个变流器的等效模型：

其中，I_s为所述第一模型中当前第n步时刻电流源输入，V_s为所述第二模型中电压源输入，B为与所述第一模型的步长和电感、断路器等效导纳参数有关的矩阵，Y[V_node]则为所述多个变流器模型中关键节点处电压和第n+1步时刻电流源输入。

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