三相同步电机的移频电磁暂态模型的优化方法及装置

本发明涉及电力电子，尤其涉及一种三相同步电机的移频电磁暂态模型的优化方法及装置。

背景技术：

1、精确、高效的暂态仿真是交直流互联大电网运行控制所需的关键支撑技术。同步电机是电力系统中重要的发电设备，其暂态模型是否准确直接影响电力系统仿真精度。

2、目前，可以采用节点分析法，构建同步电机的电磁暂态模型，构建方式为采用梯形积分方法将同步电机方程进行离散化，从而同步电机的诺顿等值模型(即同步电机的电磁暂态模型)。

3、但是，在对应的同步电机诺顿等值模型导纳矩阵为时变矩阵，需要在每个时间步长重构，降低了仿真效率，并且模型历史电压项和转子电流项计算方程中，包括表示定子绕组和转子绕组之间的互感矩阵均为满阵，需要在每个时间步长重新计算矩阵并且进行运算，同样降低了模型仿真效率。

技术实现思路

1、本发明提供一种三相同步电机的移频电磁暂态模型的优化方法及装置，用以解决现有技术中仿真效率低的缺陷，实现提高仿真效率。

2、本发明提供一种三相同步电机的移频电磁暂态模型的优化方法，方法包括：

3、获取三相同步电机的移频电磁暂态模型，其中，所述移频电磁暂态模型包括转子电流，和重构后的模型历史电压项；

4、基于预设的虚拟绕组确定规则，确定虚拟绕组参数，其中，所述虚拟绕组确定规则包括基于预先获取的状态空间矩阵的稳定性判断规则；

5、将所述虚拟绕组参数添加至所述移频电磁暂态模型，得到恒导纳移频电磁暂态模型；

6、分别对所述转子电流，和所述重构后的模型历史电压项进行处理，获取处理后的转子电流，和处理后的模型历史电压项，其中，所述处理后的模型历史电压项对应的矩阵包括稀疏矩阵；

7、将所述恒导纳移频电磁暂态模型中的所述转子电流，替换为所述处理后的转子电流，并将所述重构后的模型历史电压项替换为所述处理后的模型历史电压项，得到优化后的移频电磁暂态模型。

8、根据本发明提供的一种三相同步电机的移频电磁暂态模型的优化方法，所述基于预设的虚拟绕组确定规则，确定虚拟绕组参数的步骤，包括：

9、基于当前拟合频率，获取虚拟绕组参数当前值；

10、基于所述稳定性判断规则，判断所述虚拟绕组参数当前值是否满足预设稳定性条件；

11、在所述虚拟绕组参数当前值满足所述预设稳定性条件的情况下，将所述虚拟绕组参数当前值确定为虚拟绕组参数；

12、在所述虚拟绕组参数当前值不满足所述预设稳定性条件的情况下，采用预设拟合频率调整方式对所述当前拟合频率进行调整，并将调整后的当前拟合频率作为当前拟合频率，并执行所述基于当前拟合频率，获取虚拟绕组参数当前值的步骤，直到所述虚拟绕组参数当前值满足预设稳定性条件。

13、根据本发明提供的一种三相同步电机的移频电磁暂态模型的优化方法，所述基于所述稳定性判断规则，判断所述虚拟绕组参数当前值是否满足预设稳定性条件的步骤，包括：

14、计算所述状态空间矩阵的特征根，其中，所述状态空间矩阵为基于所述移频电磁暂态模型获取到的矩阵；

15、判断所述特征根是否小于预设阈值，在所述特征根小于所述预设阈值的情况下，确定所述虚拟绕组参数当前值满足所述预设稳定性条件；

16、在所述特征根不小于所述预设阈值的情况下，确定虚拟绕组参数当前值不满足所述预设稳定性条件。

17、根据本发明提供的一种三相同步电机的移频电磁暂态模型的优化方法，所述状态空间矩阵的公式为：

18、xn＝φ′(τ,k,xn-1)xn-1

19、其中，xn为当前状态变量，xn-1为当前状态变量的上一状态变量，φ′(τ,k,xn-1)为状态矩阵，τ为仿真步长，k为步长计数器。

20、根据本发明提供的一种三相同步电机的移频电磁暂态模型的优化方法，所述基于当前拟合频率，获取虚拟绕组参数当前值的步骤，包括：

21、获取所述三相同步电机的参数、当前仿真步长以及迭代索引；

22、基于所述参数、所述当前仿真步长、所述当前拟合频率以及预设的极点时间常数，获取虚拟绕组参数当前值。

23、根据本发明提供的一种三相同步电机的移频电磁暂态模型的优化方法，所述采用预设拟合频率调整方式对所述当前拟合频率进行调整的步骤，包括：

24、采用二分法对所述当前拟合频率进行调整。

25、本发明还提供一种三相同步电机的移频电磁暂态模型的优化装置，装置包括：

26、获取模块，用于获取三相同步电机的移频电磁暂态模型，其中，所述移频电磁暂态模型包括转子电流，和重构后的模型历史电压项；

27、确定模块，用于基于预设的虚拟绕组确定规则，确定虚拟绕组参数，其中，所述虚拟绕组确定规则包括基于预先获取的状态空间矩阵的稳定性判断规则；

28、添加模块，用于将所述虚拟绕组参数添加至所述移频电磁暂态模型，得到恒导纳移频电磁暂态模型；

29、处理模块，用于分别对所述转子电流，和所述重构后的模型历史电压项进行处理，获取处理后的转子电流，和处理后的模型历史电压项，其中，所述处理后的模型历史电压项对应的矩阵包括稀疏矩阵；

30、替换模块，用于将所述恒导纳移频电磁暂态模型中的所述转子电流，替换为所述处理后的转子电流，并将所述重构后的模型历史电压项替换为所述处理后的模型历史电压项，得到优化后的移频电磁暂态模型。

31、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述三相同步电机的移频电磁暂态模型的优化方法的步骤。

32、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述三相同步电机的移频电磁暂态模型的优化方法的步骤。

33、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述三相同步电机的移频电磁暂态模型的优化方法的步骤。

34、本发明提供的三相同步电机的移频电磁暂态模型的优化方法及装置，通过获取三相同步电机的移频电磁暂态模型，移频电磁暂态模型包括转子电流，和重构后的模型历史电压项，基于预设虚拟绕组确定规则，确定虚拟绕组参数，其中，虚拟绕组确定规则包括基于状态空间矩阵的稳定性判断规则，将虚拟绕组参数添加至移频电磁暂态模型，得到恒导纳移频电磁暂态模型，分别对转子电流，和重构后的模型历史电压项进行处理，获取处理后的转子电流，和处理后的模型历史电压项，其中，处理后的模型历史电压项对应的矩阵包括稀疏矩阵，将恒导纳移频电磁暂态模型中的转子电流，替换为处理后的转子电流，并将重构后的模型历史电压项替换为处理后的模型历史电压项，得到优化后的移频电磁暂态模型。

35、通过上述方式，可以通过添加虚拟然组参数，保持三相同步电机的导纳矩阵恒定，并且，可以通过处理后的转子电流和处理后的模型历史电压项，无需在每个时步对定转子绕组进行计算，转而利用稀疏矩阵进行模型求解，这样可以极大地减小在每个时间步长的计算量，从而可以提高仿真效率。