一种考虑三相不平衡因素的π型等值电路的生成方法与流程

本发明涉及一种考虑三相不平衡因素的π型等值电路的生成方法，属于电学技术领域。

背景技术：

随着分布式电源快速的发展，电网将出现分布式电源高渗透率的状态。为了更好地消化分布式电源，以及解决交流网络容量不足等问题，直流供电方式将得到大力发展。交直流混合供电系统作为发展的过渡阶段具有巨大的现实研究意义。

与传统的潮流计算不同，交直流网络引入了ac-dc换流站。而目前ac-dc换流站没有一个完整的潮流计算模型，当前主流的做法是在换流站两侧对交流和直流系统分别迭代求解，但是这样的做法导致交直流潮流没有一个统一的具有表达式的模型。问题的关键在于如何解决将换流站等效成一个合理的等值电路。

综上所述，本申请致力于提供一个等值电路的生成方法，为ac-dc换流站的潮流计算提供便捷。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种考虑三相不平衡因素的ac-dc换流器π型等值电路的生成方法。

本发明为了解决上述技术问题提出的技术方案是：一种考虑三相不平衡因素的π型等值电路的生成方法，其特征在于执行如下步骤：

步骤s1，将ac-dc换流器分为损耗阻抗和理想换流器，损耗阻抗和理想换流器通过虚拟节点连接，从而建立三相等效电路模型；

步骤s2，根据所述三相等效电路模型推导交流侧三相电流与交流侧三相电压、直流侧电压关系表达式；

交流侧三相电流相量与交流母线三相电压相量、直流母线电压之间的关系表达式如下：

步骤s3，根据所述三相等效电路模型推导直流侧电流与交流侧三相电压、直流侧电压关系表达式；

直流侧电流与交流母线三相电压相量、直流母线电压之间的关系表达式如下：

步骤s4，联立s2、s3中的公式，建立直流电流和ac-dc换流器交直流侧电压的关系表达式，联立结果如下：

步骤s5，利用等价替换的方法，将用步骤s4中的得到的关系表达式中的量替换传统等值阻抗电路模型中的未知变量，得到所述的考虑三相不平衡因素的ac-dc换流器π型等值电路；

为交流母线三相电压相量；

vj为直流母线电压；

为交流侧三相电流相量，所述交流侧三相电流的方向为从交流侧流向直流侧；

y：换流器等效导纳；

为换流器变比；

iji为直流侧电流，所述直流侧电流的方位为从直流侧流向交流侧；

vj为直流母线电压。

上述技术方案的改进是，步骤5中的所述未知变量包括：传统等值阻抗电路的支路三相电流、直流电流与三相电压、直流电压。

上述技术方案的改进是，步骤2中的推导过程如下：建立交流母线和步骤s1中引入的虚拟母线之间的电压电流关系表达式；根据换流器的变换原理，推导步骤s1引入的虚拟母线和直流母线间电压电流的关系表达式；联立前述的关系表达式得出交流侧三相电流相量与交流母线三相电压相量、直流母线电压之间的关系表达式。

上述技术方案的改进是，步骤s3中的推导过程如下：利用ac-dc换流器两端功率平衡，建立步骤s1中引入的虚拟母线和直流母线的功率平衡方程；利用交流母线和步骤s1中引入的虚拟母线的电压关系，消去功率平衡方程中步骤s1引入的虚拟母线电压，再经过共轭变换，得出直流侧电流与交流母线三相电压相量、直流母线电压之间的关系表达式。

本发明采用上述技术方案的有益效果是：1)本发明通过步骤s1引入虚拟母线，虚拟母线和交流母线间的阻抗以反应交流母线电压和换流器输入电压的差异以及换流器有功损耗；

2)由于传统换流器模型中支路导纳从交流侧和直流侧看为不同值的问题，而本发明步骤s5利用换流器传统模型的交直流侧电压电流关系表达式与本专利的方法建立的表达式对比，替换前者中不好处理的导纳解决了该问题，以简化潮流计算中所面临的问题。

3)本发明步骤s5中利用等值替换的方法将传统模型替换为变量更少的π型等值电路模型，新的模型中支路参数只含有换流器变比t^a、t^b、t^c和虚拟电阻等效电抗。因此，极大的方便了将换流器等效成潮流计算中导纳矩阵，而且交流侧三相分开计算，能够实现三相不平衡下的潮流。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明考虑三相不平衡因素的π型等值电路的生成方法的实施例中的ac-dc换流器等效模型示意图。

图2是本发明虑三相不平衡因素的π型等值电路的生成方法的实施例中的传统换流器电路模型示意图。

图3是本发明虑三相不平衡因素的π型等值电路的生成方法的实施例中的新型换流器三相π型等值电路模型示意图。

具体实施方式

实施例

本实施例的考虑三相不平衡因素的ac-dc换流器π型等值电路的生成方法，执行如下步骤：

步骤s1，将ac-dc换流器分为损耗阻抗和理想换流器，损耗阻抗和理想换流器通过虚拟节点连接，从而建立三相等效电路模型，如图1所示；

步骤s2，根据所述三相等效电路模型推导交流侧三相电流与交流侧三相电压、直流侧电压关系表达式；

交流侧三相电流相量与交流母线三相电压相量、直流母线电压之间的关系表达式如下：

步骤s3，根据所述三相等效电路模型推导直流侧电流与交流侧三相电压、直流侧电压关系表达式；

直流侧电流与交流母线三相电压相量、直流母线电压之间的关系表达式如下：

步骤s4，联立s2、s3中的公式，建立直流电流和ac-dc换流器交直流侧电压的关系表达式，联立结果如下：

步骤s5，如图2和3所示，利用等价替换的方法，将用步骤s4中的得到的关系表达式中的量替换传统等值阻抗电路模型中的未知变量，得到所述的考虑三相不平衡因素的ac-dc换流器π型等值电路；

为交流母线三相电压相量；

vj为直流母线电压；

为交流侧三相电流相量，所述交流侧三相电流的方向为从交流侧流向直流侧；

y：换流器等效导纳；

为换流器变比；

iji为直流侧电流，所述直流侧电流的方位为从直流侧流向交流侧；

vj为直流母线电压。

本实施例的步骤5中的所述未知变量包括：传统等值阻抗电路的支路三相电流、直流电流与三相电压、直流电压。

本实施例的步骤2中的推导过程如下：建立交流母线和步骤s1中引入的虚拟母线之间的电压电流关系表达式；根据换流器的变换原理，推导步骤s1引入的虚拟母线和直流母线间电压电流的关系表达式；联立前述的关系表达式得出交流侧三相电流相量与交流母线三相电压相量、直流母线电压之间的关系表达式。

本实施例的步骤s3中的推导过程如下：利用ac-dc换流器两端功率平衡，建立步骤s1中引入的虚拟母线和直流母线的功率平衡方程；利用交流母线和步骤s1中引入的虚拟母线的电压关系，消去功率平衡方程中步骤s1引入的虚拟母线电压，再经过共轭变换，得出直流侧电流与交流母线三相电压相量、直流母线电压之间的关系表达式。

交流母线三相电压的幅值和相角；

虚拟母线三相电压的幅值和相角；

ysaysbysc：交流侧母线三相接地导纳；

y1ay1by1c：从交流侧看的换流器三相导纳；

y2ay2by2c：从直流侧看的换流器三相导纳；

ysd：直流侧接地电导。

本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。