一种考虑影响系统关键频次的HSS简化建模方法

本发明涉及电力电子，具体涉及一种考虑影响系统关键频次的hss简化建模方法。

背景技术：

1、作为电力电子中一种新的建模方法，谐波状态空间(harmonic state space，hss)理论将输入与输出中的变量以谐波状态空间变量的形式表达，能够综合多个频次的谐波进行建模，通过谐波状态空间模型计算所得的谐波传递函数，可以用来分析系统中各频次谐波之间的耦合传递关系。

2、hss模型相当于时域模型的扩展，将时域中的每个方程转化为频域内的2h+1个方程(h为考虑的谐波次数)。h值的增大提高了模型的准确性，但求解过程会变得更加困难；h值的减小降低了模型的维度，但难以应用于精度要求较高的场合。针对三相系统而言，hss模型含有较多的冗余信息。因此，有必要对hss模型进行简化，以减少其阶数。有学者提出了“相移特性”的概念，即相位角的变化会导致时域波形差异较大，而频域下各次谐波的幅值并未受到影响。目前，研究中通常使用“相移特性”对hss模型进行简化处理，分析系统中的某一相，并通过相移矩阵得到其他两相的结果，这种简化方法是通过三相平衡系统的三相关系来实现的。因此，这种建模方法无法获得不同相之间的谐波耦合传递关系，并且在三相扰动不对称时，精确度有所下降。而基于系统谐波特性关键频次的简化建模方法，保留了三相之间的信息，不存在上述缺点，模型的适用性和精确度均有所提升。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种考虑影响系统关键频次的hss简化建模方法，其目的在于，对周期时变信号进行傅里叶变换，傅里叶变换的积分部分采用面积定义法，加快计算机的运算速度。同时，在详细的hss模型的基础上，分离出三相序模型，筛选出影响系统谐波特性的关键频次，忽略非关键频次，所提简化建模方法保留了三相信息，使得模型的适用性和精确度均有所提升；此外，相较于详细的hss模型，所提供的建模方法可以减少将近1/2的方程个数，从而降低了模型的计算量。

2、为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

3、其一，对于时域内连续的周期信号，使用傅里叶变换得到其频域下的各次谐波傅里叶系数，傅里叶变换的积分部分采用面积定义法。

4、其二，在详细的hss模型的基础上，根据变流器的谐波特性理论对频率转移矩阵q、信号列向量和托普利兹矩阵进行频率筛选，保留-h～h频次中的关键频次，忽略非关键频次，其中h为考虑的谐波次数。

5、具体地，技术方案一中，对于线性周期时变系统，将时域内连续的周期信号进行傅里叶变换，得到频域下的各次谐波傅里叶系数，用于hss模型的托普利兹矩阵和信号列向量中；积分部分采用面积定义法，傅里叶变换的积分部分采用面积定义法，将周期分成尽可能多的区间，加快了计算机的运算速度。

6、具体地，技术方案二中，在详细hss模型的基础上进行降阶简化处理，分离出hss正序模型、负序模型、零序模型的三相序模型，基于谐波特性理论，对影响系统谐波耦合特性的关键频次进行保留，编写程序筛选出频率转移矩阵q、各变量列向量和状态矩阵的托普利兹矩阵的关键频次的谐波傅里叶系数，降低了模型的计算量。

7、总体而言，本发明通过以上两个技术方案能够取得以下有益效果：

8、1.相较于详细的hss模型，所提供的建模方法可以减少将近1/2的方程个数，从而降低了模型的计算量。

9、2.相较于现有基于“相移特性”的hss简化建模方法，所提供的建模方法适用于三相扰动不对称的情况，并且可以获得不同相之间的谐波耦合传递关系，模型的适用性和精确度均有所提升。

技术特征：

1.一种考虑影响系统关键频次的hss简化建模方法，其特征如下：

技术总结
本发明公开了一种考虑影响系统关键频次的HSS简化建模方法，属于电力电子技术领域；首先，对周期时变信号进行傅里叶变换，傅里叶变换的积分部分采用面积定义法，加快了计算机的运算速度。同时，在详细的HSS模型的基础上，分离出三相序模型，筛选出影响系统谐波特性的关键频次，忽略非关键频次，所提简化建模方法保留了三相信息，其有益之处在于适用于三相扰动不对称的情况并且可以获得不同相之间的谐波耦合传递关系，使得模型的适用性和精确度均有所提升；此外，相较于详细的HSS模型，所提供的建模方法可以减少将近1/2的方程个数，从而降低了模型的计算量。

技术研发人员：公铮,张言纯,苏一锋
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/11