一种电力电子变压器的分割建模方法及装置与流程

1.本发明涉及电力电子变压器技术领域，尤其涉及一种电力电子变压器的分割建模方法及装置。


背景技术：

2.随着电力电子技术的快速发展，中低压直流配电网开始大量接入，其供电可靠性、灵活性、费效比等成为研究热点。其中，电力电子变压器(power electronic transformer，pet)是直流配电网的一种有代表性的关键设备，能够实现不同直流电压等级系统的高效连接。
3.由于电力电子变压器具有电气耦合紧密，非线性度高的特点。对于一般电磁暂态仿真方法，如传统分离元件模型组合构建系统模型的方法，则仿真效率随着电力电子开关数量的增加而急剧降低。此外，由于电力电子变压器包含大量开关器件，采用传统模型很难高效完成仿真计算。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种电力电子变压器的分割建模方法及装置，通过降低分割后模型的阶数，并基于降低阶数后的电力电子变压器进行仿真测试，从而提高仿真的效率。
5.第一方面，本技术提供了一种电力电子变压器的分割建模方法，包括：
6.响应于仿真测试请求，从所述仿真测试请求中提取目标电力电子变压器拓扑；
7.确定所述目标电力电子变压器拓扑的原边h桥和副边h桥；
8.获取所述目标电力电子变压器的元件参数，结合预先设定的原边计算公式，得到分割后的原边模型参数；
9.结合预先设定的副边计算公式，得到分割后的副边模型参数；
10.基于所述原边模型参数和副边模型参数，结合所述目标电力电子变压器，得到分割后的拓扑模型。
11.可选地，确定所述目标电力电子变压器拓扑的原边h桥和副边h桥，包括：
12.确定所述目标电力电子变压器的高频变压器位置拓扑；
13.在所述高频变压器位置拓扑处对所述目标电力电子变压器分割，得到所述原边h桥和所述副边h桥。
14.可选地，所述元件参数还包括：原边h桥电流、原边h桥电压、原边匝数和副边匝数；所述副边计算公式包括：副边模型电流计算公式和副边模型电压计算公式；
15.所述副边模型电流计算公式为：
[0016][0017]
所述副边模型电压计算公式为：
[0018][0019]
i2'为副边模型电流，n1为原边匝数，n2为副边匝数，i1为原边电流，且原边模型电流数值大小与原边电流相同，u2'为副边模型电压，u1为原边电压，且原边模型电压数值大小与原边电压相同。
[0020]
第二方面，本发明还提供了一种电力电子变压器的分割建模装置，包括：
[0021]
响应模块，响应于仿真测试请求，从所述仿真测试请求中提取目标电力电子变压器拓扑；
[0022]
分割模块，用于确定所述目标电力电子变压器拓扑的原边h桥和副边h桥；
[0023]
原边模型参数确定模块，用于获取所述目标电力电子变压器的元件参数，结合预先设定的原边计算公式，得到分割后的原边模型参数；
[0024]
副边模型参数确定模块，用于结合预先设定的副边计算公式，得到分割后的副边模型参数；
[0025]
拓扑模型确定模块，用于基于所述原边模型参数和副边模型参数，结合所述目标电力电子变压器，得到分割后的拓扑模型。
[0026]
可选地，所述分割模块包括：
[0027]
拓扑信息获取子模块，用于确定所述目标电力电子变压器的高频变压器位置拓扑；
[0028]
分割子模块，用于在所述高频变压器位置拓扑处对所述目标电力电子变压器分割，得到所述原边h桥和所述副边h桥。
[0029]
可选地，所述元件参数包括：原边漏感、副边漏感及回路电感；所述原边计算公式包括：原边模型电感计算公式和原边模型互感计算公式；
[0030]
所述原边模型电感计算公式为：
[0031]
l1＝lk+l
t1
，
[0032]
所述原边模型互感计算公式为：
[0033]
lm＝l
tm
，
[0034]
其中，l1为原边模型电感，lk为回路电感，l
t1
为原边漏感，lm为原边模型互感，l
tm
为互感。
[0035]
可选地，所述元件参数还包括：原边h桥电流、原边h桥电压、原边匝数和副边匝数；所述副边计算公式包括：副边模型电流计算公式和副边模型电压计算公式；
[0036]
所述副边模型电流计算公式为：
[0037][0038]
所述副边模型电压计算公式为：
[0039][0040]
i2'为副边模型电流，n1为原边匝数，n2为副边匝数，i1为原边电流，且原边模型电流数值大小与原边电流相同，u2'为副边模型电压，u1为原边电压，且原边模型电压数值大小与原边电压相同。
[0041]
本技术第三方面提供了一种电子设备，所述设备包括处理器以及存储器；
[0042]
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
[0043]
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面所述的静电除尘器的电场控制功率的分配方法。
[0044]
本技术第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第一方面所述的静电除尘器的电场控制功率的分配方法。
[0045]
从以上技术方案可以看出，本技术实施例具有以下优点：
[0046]
本技术中提供了一种电力电子变压器的分割建模方法，包括：响应于仿真测试请求，从所述仿真测试请求中提取目标电力电子变压器拓扑；确定所述目标电力电子变压器拓扑的原边h桥和副边h桥；获取所述目标电力电子变压器的元件参数，结合预先设定的原边计算公式，得到分割后的原边模型参数；结合预先设定的副边计算公式，得到分割后的副边模型参数；基于所述原边模型参数和副边模型参数，结合所述目标电力电子变压器，得到分割后的拓扑模型。将电力电子变压器拓扑在高频变压器位置分割，结合其元件参数得到分割后的分割模型参数，从而降低模型阶数，提高模型的仿真效率。
附图说明
[0047]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0048]
图1为本发明的一种电力电子变压器的分割建模方法实施例一的步骤流程图；
[0049]
图2为本发明的一种电力电子变压器的分割建模方法实施例二的步骤流程图；为现阶段应用广泛的电力电子变压器的拓扑示意图；
[0050]
图3为本发明实施例的分割示意图；
[0051]
图4为本发明的一种电力电子变压器的拓扑示意图；
[0052]
图5为现阶段应用广泛的电力电子变压器的详细拓扑示意图；
[0053]
图6为本发明的一种电力电子变压器的分割建模装置实施例的结构框图。
具体实施方式
[0054]
本发明实施例提供了一种电力电子变压器的分割建模方法及装置，通过降低分割后模型的阶数，并基于降低阶数后的电力电子变压器进行仿真测试，从而提高仿真的效率。
[0055]
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0056]
请参阅图1，图1为本发明的一种电力电子变压器的分割建模方法实施例一的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：
[0057]
步骤s101，响应于仿真测试请求，从所述仿真测试请求中提取目标电力电子变压器拓扑；
[0058]
步骤s102，确定所述目标电力电子变压器拓扑的原边h桥和副边h桥；
[0059]
步骤s103，获取所述目标电力电子变压器的元件参数，结合预先设定的原边计算公式，得到分割后的原边模型参数；
[0060]
步骤s104，结合预先设定的副边计算公式，得到分割后的副边模型参数；
[0061]
步骤s105，基于所述原边模型参数和副边模型参数，结合所述目标电力电子变压器，得到分割后的拓扑模型。
[0062]
在本发明实施例中，通过响应于仿真测试请求，从所述仿真测试请求中提取目标电力电子变压器拓扑；确定所述目标电力电子变压器拓扑的原边h桥和副边h桥；获取所述目标电力电子变压器的元件参数，结合预先设定的原边计算公式，得到分割后的原边模型参数；结合预先设定的副边计算公式，得到分割后的副边模型参数；基于所述原边模型参数和副边模型参数，结合所述目标电力电子变压器，得到分割后的拓扑模型。将电力电子变压器拓扑在高频变压器位置分割，结合其元件参数得到分割后的分割模型参数，从而降低模型阶数，提高模型的仿真效率。
[0063]
请参阅图2，为本发明的一种电力电子变压器的分割建模方法实施例二的步骤流程图，具体包括：
[0064]
步骤s201，响应于仿真测试请求，从所述仿真测试请求中提取目标电力电子变压器拓扑；
[0065]
在本发明实施例中，当运维人员需要对电力电子变压器进行仿真测试时，可以通过智能移动终端上，触发搭载有电力电子变压器的分割建模方法所在程序的软件，从而生成仿真测试请求。
[0066]
步骤s202，确定所述目标电力电子变压器的高频变压器位置拓扑；
[0067]
步骤s203，在所述高频变压器位置拓扑处对所述目标电力电子变压器分割，得到所述目标电力电子变压器模型的原边h桥和副边h桥；
[0068]
步骤s204，获取所述目标电力电子变压器的元件参数，结合预先设定的原边计算公式，得到分割后的原边模型参数；其中，所述元件参数包括：原边漏感、副边漏感、回路电感、原边h桥电流、原边h桥电压、原边匝数和副边匝数；所述原边计算公式包括：原边模型电感计算公式和原边模型互感计算公式；
[0069]
所述原边模型电感计算公式为：
[0070]
l1＝lk+l
t1
，
[0071]
所述原边模型互感计算公式为：
[0072]
lm＝l
tm
，
[0073]
其中，l1为原边模型电感，lk为回路电感，l
t1
为原边漏感，lm为原边模型互感，l
tm
为互感。
[0074]
步骤s205，结合预先设定的副边计算公式，得到分割后的副边模型参数；其中，所述副边计算公式包括：副边模型电流计算公式和副边模型电压计算公式；
[0075]
所述副边模型电流计算公式为：
[0076][0077]
所述副边模型电压计算公式为：
[0078][0079]
i2'为副边模型电流，n1为原边匝数，n2为副边匝数，i1为原边电流，且原边模型电流数值大小与原边电流相同，u2'为副边模型电压，u1为原边电压，且原边模型电压数值大小与原边电压相同。
[0080]
请参阅图3，图3为本发明实施例的分割示意图，可以看到，在本发明实施例中，分割的具体方式为将目标电力电子变压器拓扑中的高频变压器位置，采用t型模型分割成原边h桥和副边h桥两部分，然后根据变压器匝数比原边匝数n1/副边匝数n2，计算得到分割后的原边模型参数和分割后的副边模型参数，如副边模型电流i2'、副边模型电压u2'、原边模型电感l1，原边模型互感lm等。
[0081]
步骤s206，基于所述原边模型参数和副边模型参数，结合所述目标电力电子变压器，得到分割后的拓扑模型。
[0082]
请参阅图4和图5，图4为现阶段应用广泛的电力电子变压器的拓扑示意图，图5为现阶段应用广泛的电力电子变压器的详细拓扑示意图；多电压等级的电力电子压器一般采用如图4所示的拓扑结构，多个dab变换器在高压端串联以接入高压侧直流母线，在低压端并联以接入低压侧直流母线，从而使高压侧电压等级提高n倍，低压侧电流等级提高多倍。高频变压器给电路提供电气隔离和电压匹配，而电感作为瞬时能量存储环节。通过控制全桥变换器交流输出侧的方波电压，就可以控制加在辅助电感两端电压的大小和相位，进而控制功率的大小和流动。具体而言。目前主流的电力电子变压器主流核心拓扑结构采用如图5所示的dab结构，即双主动全桥(dual-active-bridge，dab)变换器，该变换器主要由两个h桥和高频变压器组成，两个h桥通过变压器进行连接。电力电子变压器实时仿真建模需要对电力电子变压器中的每个dab变换器进行单独的建模，且每个dab变换器需进行独立控制。通常情况下，以单个子模块为单元对模型进行分割建模，但这种方法对于在dab数量较多的场合，需要计算和处理的数据较大，对硬件资源会有极大的浪费，同时仿真效率随着电力电子开关数量的增加而急剧降低。
[0083]
在本发明实施例所提供的一种电力电子变压器的分割建模方法，通过响应于仿真测试请求，从所述仿真测试请求中提取目标电力电子变压器拓扑；确定所述目标电力电子变压器拓扑的原边h桥和副边h桥；获取所述目标电力电子变压器的元件参数，结合预先设定的原边计算公式，得到分割后的原边模型参数；结合预先设定的副边计算公式，得到分割后的副边模型参数；基于所述原边模型参数和副边模型参数，结合所述目标电力电子变压器，得到分割后的拓扑模型。将电力电子变压器拓扑在高频变压器位置分割，结合其元件参数得到分割后的分割模型参数，从而降低模型阶数，提高模型的仿真效率。
[0084]
请参阅图6示出了一种电力电子变压器的分割建模装置实施例的结构框图，该电力电子变压器的分割建模装置能用于实现上述电力电子变压器的分割建模方法，装置包括如下模块：
[0085]
响应模块301，响应于仿真测试请求，从所述仿真测试请求中提取目标电力电子变
压器拓扑；
[0086]
分割模块302，用于确定所述目标电力电子变压器拓扑的原边h桥和副边h桥；
[0087]
原边模型参数确定模块303，用于获取所述目标电力电子变压器的元件参数，结合预先设定的原边计算公式，得到分割后的原边模型参数；
[0088]
副边模型参数确定模块304，用于结合预先设定的副边计算公式，得到分割后的副边模型参数；
[0089]
拓扑模型确定模块305，用于基于所述原边模型参数和副边模型参数，结合所述目标电力电子变压器，得到分割后的拓扑模型。
[0090]
在一个可选实施例中，所述分割模块302包括：
[0091]
拓扑信息获取子模块，用于确定所述目标电力电子变压器的高频变压器位置拓扑；
[0092]
分割子模块，用于在所述高频变压器位置拓扑处对所述目标电力电子变压器分割，得到所述原边h桥和所述副边h桥。
[0093]
在一个可选实施例中，所述元件参数包括：原边漏感、副边漏感及回路电感；所述原边计算公式包括：原边模型电感计算公式和原边模型互感计算公式；
[0094]
所述原边模型电感计算公式为：
[0095]
l1＝lk+l
t1
，
[0096]
所述原边模型互感计算公式为：
[0097]
lm＝l
tm
，
[0098]
其中，l1为原边模型电感，lk为回路电感，l
t1
为原边漏感，lm为原边模型互感，l
tm
为互感。
[0099]
在一个可选实施例中，所述元件参数还包括：原边h桥电流、原边h桥电压、原边匝数和副边匝数；所述副边计算公式包括：副边模型电流计算公式和副边模型电压计算公式；
[0100]
所述副边模型电流计算公式为：
[0101][0102]
所述副边模型电压计算公式为：
[0103][0104]
i2'为副边模型电流，n1为原边匝数，n2为副边匝数，i1为原边电流，且原边模型电流数值大小与原边电流相同，u2'为副边模型电压，u1为原边电压，且原边模型电压数值大小与原边电压相同。
[0105]
本技术还提供了一种电子设备，设备包括处理器以及存储器；
[0106]
存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
[0107]
处理器用于根据程序代码中的指令执行上述方法实施例中的电力电子变压器的分割建模方法。
[0108]
本技术还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行上述方法实施例中的电力电子变压器的分割建模方法。
[0109]
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其
它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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。另一点，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，机械或其它的形式。
[0110]
所述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。
[0111]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0112]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0113]
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。