基于恒导纳法的DC/DC变换器建模仿真研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:QoQ
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由DC/DC变换器等构建的直流变压系统,为光能、风能等可再生能源的灵活接入、安全运行以及优化配置提供了可靠的技术手段。对DC/DC变换器进行高精度的暂态实时仿真建模,是硬件在环(Hardware-in-the-loop,HIL)暂态实时仿真平台开发的基础,对电力系统的模块化设计以及外部控制系统的研发具有重要意义。为了对工程中DC/DC变换器进行有效、准确的仿真建模,本文主要进行了以下四个方面的工作和研究。(1)对于新能源电力系统中除开关外常见的动态元件,从计算速度以及数值稳定性等方面综合考虑,本文选择一阶后退欧拉法作为动态元件的数值离散方法。本文以一阶后退欧拉法为基本离散方法,结合各类元件的工作原理和伏安特性,经公式推导得到了基本无源元件和中高频变压器的诺顿等效模型。(2)对于开关元器件,从存储资源消耗以及系统的计算速度方面综合考虑,本文选用伴随离散电路(Associated Discrete Circuit,ADC)模型。因为ADC模型的系统导纳矩阵在开关动作前后保持恒定,因此这种建模方法又被称为恒导纳法。恒导纳建模法通过预存储系统导纳逆矩阵的方式,较好的缓解了仿真模型的底层存储压力以及计算规模压力。对于传统的ADC模型存在的缺陷,即存在着虚拟能量损耗以及开关电压、电流振荡等问题,本文通过交错初始化技术较好的抑制了虚拟能量损耗的产生以及开关电压、电流的振荡。(3)为了验证本文推导模型的正确性,本文以改进的节点电压分析法(MNA)为基本框架,对带有DC/DC变换器的光伏直流并网模块以及新能源电力系统中常见的DC/DC变换器进行了暂态实时仿真建模。(4)本文用C语言对ADC模型进行编程,并借助SIMULINK中的S-Function模块与控制系统相连形成闭环的仿真模拟系统。最后,本文将ADC模型仿真与SIMULINK中Sim Power System(SPS)仿真进行波形对比和数据分析,验证了本文恒导纳建模方法的正确性和有效性。
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