一种T型直流变压器的阀损耗离线计算方法及装置与流程

本发明涉及电力电子，具体涉及一种t型直流变压器的阀损耗离线计算方法及装置。

背景技术：

1、直流电网技术由点对点直流输电和多端直流输电技术发展而来，是由大量直流端以直流形式互联组成的能量传输系统。直流电网不存在交流电网固有的同步稳定问题，传输距离基本不受限制，能够实现大范围的潮流调节和控制，对可再生能源发电具有显著支撑作用，并具有网络损耗小、对通信干扰小等众多优点，现阶段已成为目前国际电力领域研究的热点。类似于交流电网中的电力变压器，能够实现直流变压与功率传递的直流变压器是直流电网中的核心设备，能够实现不同电压等级和不同类型的直流线路间互联。

2、t型直流变压器，相比其他直流变压器技术路线，无需中频变压器和滤波大电感，满足高压大容量、多端口的工程需求，易于实现紧凑化集成，具有明显的成本优势与技术竞争力t型直流变压器的损耗计算也引起了广泛注意，为保证设计阶段损耗计算的准确性和快速性，需要制定适用于工程设计的t型直流变压器离线损耗计算方法，实现对t型直流变压器损耗和效率的快速评估。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种t型直流变压器的阀损耗离线计算方法及装置，以解决如何对t型直流变压器损耗和效率的快速评估的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种t型直流变压器的阀损耗离线计算方法，包括：基于t型直流变压器的结构及电气参数，建立桥臂电流电压时变表达式；将桥臂电压、电流离散化，得到每个桥臂一个控制周期内任意时刻的电压、电流的数值及方向，判断电力电子器件开关状态以及状态切换的数量；利用曲线拟合方法，得到电力电子器件开通关断损耗拟合公式、电力电子器件通态损耗拟合公式；利用电力电子器件开关状态以及状态切换的数量、电力电子器件开通关断损耗拟合公式、电力电子器件通态损耗拟合公式，计算t型直流变压器总损耗。

3、本发明可以实现直流变压器损耗离线计算，无需仿真结果提取，节约时间和成本，便于直观的分析损耗量的影响因素。相较于目前常用的基于电磁暂态仿真的损耗计算方法，本发明提出的损耗离线计算方法具有原理简单易于掌握，运算过程快速等优点。

4、在一种可选的实施方式中，离散化的过程，包括：利用运用数值离散方法，按控制频率将桥臂电压、电流离散化。

5、在一种可选的实施方式中，t型直流变压器的桥臂由多个子模块级联连接构成，每个子模块包括多个电力电子开关，每个电力电子开关由igbt及二极管反向并联连接构成，得到电力电子器件开通关断损耗拟合公式的过程，包括：通过桥臂电流、电压的方向及增减，计算子模块零电平、正电平、负电平的投切个数；分析子模块不同电平时子模块开关状态，计算各个桥臂igbt开通及关断个数、二极管反向恢复个数；利用功率器件开关损耗特性曲线，得到igbt开通损耗及关断损耗拟合公式、二极管反向关断损耗拟合公式。

6、在一种可选的实施方式中，得到电力电子器件通态损耗拟合公式的过程，包括：通过桥臂电流、电压的数值，计算子模块零电平、正电平、负电平的个数；分析子模块不同电平时子模块开关状态，计算各个桥臂igbt通态个数、二极管通态个数；利用功率器件开关损耗特性曲线，得到igbt通态损耗拟合公式、二极管通态损耗拟合公式。

7、在一种可选的实施方式中，计算t型直流变压器总损耗的过程，包括：

8、基于所述igbt开通损耗及关断损耗拟合公式、二极管反向关断损耗拟合公式，将一个周期内桥臂电流、电压离散值带入电力电子器件开通关断损耗拟合公式，得到每个时刻每个器件的开关损耗能量值；结合每个时刻igbt开通及关断个数、二极管反向恢复个数，计算每个时刻各桥臂开关损耗能量值；将一个周期内各时刻桥臂开关损耗能量值求和后除以周期时长，得到桥臂必要开关损耗；将桥臂必要开关损耗乘以附加开关损耗系数得到附加开关损耗，桥臂必要开关损耗加附加开关损耗得到桥臂开关损耗；基于所述igbt通态损耗拟合公式、二极管通态损耗拟合公式，将一个周期内桥臂电流、电压离散值带入电力电子器件通态损耗计算公式，得到每个时刻每个器件的通态损耗功率值；将通态损耗功率值乘以离散步长得到通态损耗能量值；结合每个时刻igbt开通及关断个数、二极管反向恢复个数计算每个时刻各桥臂通态损耗能量值；将一个周期内各时刻桥臂通态损耗能量值求和后除以周期时长，得到桥臂通态损耗；将每个桥臂开关损耗、通态损耗求和，得到t型直流变压器总损耗。

9、在一种可选的实施方式中，当子模块为半桥子模块时，判断开关损耗类型的过程，包括：桥臂电流为正时，半桥子模块由正电平变为零电平时，上二极管关断产生反向截止损耗，下igbt开通产生开通损耗；半桥子模块由零电平变为正电平时，上二极管开通不产生损耗，下igbt关断产生关断损耗；桥臂电流为负时，半桥子模块由正电平变为零电平时，上igbt关断产生关断损耗，下二极管开通不产生损耗；半桥子模块由零电平变为正电平时，上igbt开通产生开通损耗，下二极管关断产生反向截止损耗。

10、在一种可选的实施方式中，当子模块为全桥子模块时，当子模块为判断开关损耗类型的过程，包括：桥臂电流为正时，全桥子模块由正电平变为零电平时，二极管关断产生反向截止损耗，igbt开通产生开通损耗，全桥子模块由零电平变为负电平时，二极管关断产生反向截止损耗，igbt开通产生开通损耗；全桥子模块由负电平变为零电平时，igbt关断产生关断损耗，全桥子模块由零电平变为正电平时，igbt关断产生关断损耗；桥臂电流为负时，全桥子模块由正电平变为零电平时，igbt开通产生关断损耗，全桥子模块由零电平变为负电平时，igbt开通产生关断损耗；全桥子模块由负电平变为零电平时，二极管关断产生反向截止损耗，igbt关断产生关断损耗，全桥子模块由零电平变为正电平时，二极管关断产生反向截止损耗，igbt关断产生关断损耗。

11、第二方面，本发明提供一种t型直流变压器的阀损耗离线计算装置，装置包括：表达式建立模块，用于基于t型直流变压器的结构及电气参数，建立桥臂电流电压时变表达式；离散模块，用于将桥臂电压、电流离散化，得到每个桥臂一个控制周期内任意时刻的电压、电流的数值及方向；判断模块，用于判断电力电子器件开关状态以及状态切换的数量；拟合模块，用于利用曲线拟合方法，得到电力电子器件开通关断损耗拟合公式、电力电子器件通态损耗拟合公式；计算模块，用于利用电力电子器件开关状态以及状态切换的数量、电力电子器件开通关断损耗拟合公式、电力电子器件通态损耗拟合公式，计算t型直流变压器总损耗。

12、第三方面，本发明提供一种计算机设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行第一方面及其任一可选的实施方式的t型直流变压器的阀损耗离线计算方法。

13、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行第一方面及其任一可选的实施方式的t型直流变压器的阀损耗离线计算方法。