CN112001059A - 柔性直流换流阀子模块宽频模型建立方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开柔性直流换流阀子模块宽频模型建立方法及装置。该方法包括：将待分析的柔性直流换流阀子模块拆分为有源器件和无源器件；利用阻抗分析仪，分别测量各有源器件和各无源器件的阻抗特性数据；根据测量得到的各有源器件和各无源器件的阻抗特性数据，分别得到用于拟合各有源器件和各无源器件的阻抗特性的有理函数表达式；根据各有理函数表达式，分别确定各有源器件和各无源器件对应的元器件宽频模型；综合各有源器件和各无源器件分别对应的元器件宽频模型，得到待分析的柔性直流换流阀子模块的宽频模型，其中，待分析的柔性直流换流阀子模块的宽频模型由RL串联电路、CG并联电路和RLCG串并联电路组合而成。该方法建立宽频模型时快速且准确，提高了仿真准确性和效率。
Description
技术领域
本发明涉及换流阀子模块宽频建模的技术领域，具体涉及柔性直流换流阀子模块宽频模型建立方法及装置。
背景技术
目前，国内外对于柔性直流换流阀关键设备及元器件的建模研究较少。在已经进行的研究中，最常用的是等效电路模型。等效电路模型是根据元件或设备的尺寸、材料、结构等计算出元件或设备相应的电阻、电容和电感，然后根据内部电气连接关系而建立的物理模型。其优点是每一个元件均有物理意义，且便于指导优化设计；其缺点是在高频情况下此类模型的准确性较差。
由此导致在进行电力***暂态性能仿真时，柔性直流换流阀的关键设备及元器件的模型精度不能满足仿真要求，具体表现为仿真结果的准确性不满足电力***暂态性能分析要求。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提供柔性直流换流阀子模块宽频模型建立方法及装置，以解决现有技术中电力***暂态性能仿真时柔性直流换流阀的关键设备及元器件的模型精度不能满足仿真要求的问题。
第一方面，本发明提供一种柔性直流换流阀子模块宽频模型建立方法，包括以下步骤：
将待分析的柔性直流换流阀子模块拆分为有源器件和无源器件；
利用阻抗分析仪，分别测量各有源器件和各无源器件的阻抗特性数据；
根据测量得到的有源器件或无源器件的阻抗特性数据，得到用于拟合有源器件或无源器件的阻抗特性的有理函数表达式；
根据各有理函数表达式，确定各有源器件或无源器件对应的元器件宽频模型，其中，元器件宽频模型包括一RL串联电路、多个CG并联电路和多个RLCG串并联电路；
综合各有源器件或无源器件对应的元器件宽频模型，得到待分析的柔性直流换流阀子模块的宽频模型，其中，待分析的柔性直流换流阀子模块的宽频模型由RL串联电路、CG并联电路和RLCG串并联电路组合而成。
第二方面，本发明提供一种柔性直流换流阀子模块宽频模型建立装置，包括：
阻抗特性数据获取模块，用于获取由阻抗分析仪测量的各有源器件和各无源器件的阻抗特性数据；其中，待分析的柔性直流换流阀子模块被拆分为有源器件和无源器件；
元器件宽频模型确定模块，用于根据测量得到的各有源器件和各无源器件的阻抗特性数据，分别得到用于拟合各有源器件和各无源器件的阻抗特性的有理函数表达式；
根据各有理函数表达式，分别确定各有源器件和各无源器件对应的元器件宽频模型，其中，元器件宽频模型包括RL串联电路、多个CG并联电路和多个RLCG串并联电路；
柔性直流换流阀子模块宽频模型确定模块，用于综合各有源器件和各无源器件对应的元器件宽频模型，得到待分析的柔性直流换流阀子模块的宽频模型，其中，待分析的柔性直流换流阀子模块的宽频模型包含RL串联电路、CG并联电路和RLCG串并联电路。
本发明提供的柔性直流换流阀子模块宽频模型建立方法及装置，可以快速准确地建立适用于电力***暂态性能仿真所需的换流阀子模块宽频模型，从而提高电力***暂态性能仿真的准确性和效率。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为本发明实施例的柔性直流换流阀子模块宽频模型建立方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的柔性直流换流阀子模块宽频模型建立装置的组成示意图；
图3为本发明实施例的柔性直流换流阀子模块宽频模型建立方法中换流阀子模块的元器件与阻抗分析仪的接线示意图；
图4为本发明实施例的柔性直流换流阀子模块宽频模型建立方法中的一个电路示意图；
图5为本发明实施例的柔性直流换流阀子模块宽频模型建立方法中的另一个电路示意图；
图6为本发明实施例的柔性直流换流阀子模块宽频模型建立方法中的又一个电路示意图；
图7为本发明实施例的柔性直流换流阀子模块宽频模型建立方法针对某柔性直流换流阀子模块建立的宽频模型；
图8为本发明另一实施例的柔性直流换流阀子模块宽频模型建立方法的流程示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
以下为部分术语定义：
RLCG串并联电路：包括电导元件、电阻元件、电感元件和电容元件中的多个经串并联后组成的等效电路。
柔性直流换流阀子模块由泄流电阻、储能电容、铜排、IGBT(这里仅关注断态下的IGBT)等元器件组成。这些元器件大致可以分为有源器件和无源器件两大类。
如图1所示，本发明实施例的柔性直流换流阀子模块宽频模型建立方法，包括以下步骤：
步骤S100：将待分析的柔性直流换流阀子模块拆分为有源器件和无源器件；
步骤S200：利用阻抗分析仪，分别测量各有源器件和各无源器件的阻抗特性数据；
根据测量得到的各有源器件和各无源器件的阻抗特性数据，分别得到用于拟合各有源器件和各无源器件的阻抗特性的有理函数表达式；
根据各有理函数表达式，分别确定各有源器件和各无源器件对应的元器件宽频模型，其中，元器件宽频模型包括一RL串联电路、多个CG并联电路和多个RLCG串并联电路；
步骤S300：综合各有源器件和各无源器件对应的元器件宽频模型，得到待分析的柔性直流换流阀子模块的宽频模型，其中，待分析的柔性直流换流阀子模块的宽频模型由RL串联电路、CG并联电路和RLCG串并联电路组合而成。
所述根据测量得到的各有源器件和各无源器件的阻抗特性数据，分别得到用于拟合各有源器件和各无源器件的阻抗特性的有理函数表达式，包括：
根据测量得到的有源器件或无源器件的阻抗特性数据，利用矢量匹配法对有源器件或无源器件的阻抗特性进行有理逼近，得到用于表征有源器件或无源器件在宽频段范围内阻抗特性的有理函数表达式F(s)：
其中，极点pk及其对应的留数resk为实数或共轭复数对；
e为一次项系数；
d为常数项；
N为极点数；
通过递归卷积来验证上述有理函数表达式F(s)的拟合精度，以减小拟合误差。
所述根据各有理函数表达式，分别确定各有源器件和各无源器件对应的元器件宽频模型，包括：
从用于表征有源器件或无源器件在宽频段范围内阻抗特性的有理函数表达式F(s)中分解得到常数项和一次项F1(s)；
确定与常数项和一次项对应的一个RL串联电路，所述RL串联电路中的电阻值为常数项d，所述RL串联电路中的电感值为一次项系数e；
所述RL串联电路即为有源器件或无源器件的元器件宽频模型中的RL串联电路。
所述根据各有理函数表达式，分别确定各有源器件和各无源器件对应的元器件宽频模型，包括：
从用于表征有源器件或无源器件在宽频段范围内阻抗特性的有理函数表达式F(s)中分解出与全部的M个实数极点对应的实数极点项F2k(s)；
确定与每一个实数极点pk和留数resk组合对应的一个CG并联电路，所述CG并联电路中的电容值C为1/resk，所述CG并联电路中的电导值G为-C*Pk；
全部的M个实数极点对应的CG并联电路即为所述有源器件或无源器件的元器件宽频模型中的多个CG并联电路；
所述有源器件或无源器件的元器件宽频模型中，M个实数极点对应的各CG并联电路为串联关系。
所述根据各有理函数表达式，分别确定各有源器件和各无源器件对应的元器件宽频模型，包括：
从用于表征有源器件或无源器件在宽频段范围内阻抗特性的有理函数表达式F(s)中分解出与全部的(N-M)/2对共轭复数极点对应的共轭复数极点项F3k(s)；
确定与每一对共轭复数极点p1和p2与留数res1和res2组合对应的一个RLCG串并联电路，所述RLCG串并联电路包括并联的第一回路和第二回路；第一回路中，电感LC与电阻RC串联；第二回路中，电容CC与电导GC并联；电感LC、电阻RC、电容CC与电导GC的数值根据下式确定：
全部的(N-M)/2对共轭复数极点对应的RLCG串并联电路即为所述有源器件或无源器件的元器件宽频模型中的多个RLCG串并联电路；
所述有源器件或无源器件的元器件宽频模型中，(N-M)/2对共轭复数极点对应的各RLCG串并联电路为串联关系。
所述将待分析的柔性直流换流阀子模块拆分为有源器件和无源器件，包括：
有源器件包括晶闸管或IGBT模块；
无源器件包括电阻单元、电容单元或铜排单元。
所述利用阻抗分析仪，分别测量各有源器件和各无源器件的阻抗特性曲线，包括：
在断态下测量针对IGBT模块的阻抗特性曲线；
选择同轴电缆作为连接引线分别将被测器件的两端与阻抗分析仪相连，其中，同轴电缆在屏蔽层末端接地。
所述利用阻抗分析仪，分别测量各有源器件和各无源器件的阻抗特性曲线，包括：
在50Hz-5MHz范围里，以等对数间距生成扫频信号，得到被测器件在100个频率点处的阻抗特性数据和/或阻抗特性曲线。
所述根据测量得到的有源器件或无源器件的阻抗特性曲线，得到用于拟合有源器件或无源器件的阻抗特性曲线的有理函数表达式，包括：
利用递归卷积法计算有理函数表达式在时域的卷积，来验证用于拟合有源器件或无源器件的阻抗特性曲线的有理函数表达式的拟合精度，以减小拟合误差。
综上，本发明实施例的柔性直流换流阀子模块宽频模型建立方法，根据电气连接关系，将柔性直流换流阀子模块划分为多个元器件；分别确定每一个元器件对应的元器件宽频模型；根据电气连接关系，将全部的元器件宽频模型组合，形成柔性直流换流阀子模块对应的子模块宽频模型。
如图2所示，本发明实施例的柔性直流换流阀子模块宽频模型建立装置，包括：
阻抗特性数据获取模块10，用于获取由阻抗分析仪测量的各有源器件和各无源器件的阻抗特性数据；其中，待分析的柔性直流换流阀子模块被拆分为有源器件和无源器件；
元器件宽频模型确定模块20，用于根据测量得到的各有源器件和各无源器件的阻抗特性数据，分别得到用于拟合各有源器件和各无源器件的阻抗特性的有理函数表达式；
根据各有理函数表达式，分别确定各有源器件和各无源器件对应的元器件宽频模型，其中，元器件宽频模型包括RL串联电路、多个CG并联电路和多个RLCG串并联电路；
柔性直流换流阀子模块宽频模型确定模块30，用于综合各有源器件和各无源器件对应的元器件宽频模型，得到待分析的柔性直流换流阀子模块的宽频模型，其中，待分析的柔性直流换流阀子模块的宽频模型包含RL串联电路、CG并联电路和RLCG串并联电路。
该实施例的柔性直流换流阀子模块宽频模型建立装置与前述的柔性直流换流阀子模块宽频模型建立方法具有相同的技术构思、技术方案和技术效果，这里不再赘述。
具体地，确定任一个柔性直流换流阀子模块的元器件对应的元器件宽频模型，包括以下步骤：
(1)测量元器件的阻抗特性曲线
频域测量技术是由线性***频域分析发展起来的。频域测量技术中的扫频测量法就是借助阻抗分析仪利用随时间按一定规律、在一定频率范围内扫动的正弦信号获得被测元件的频率响应特性。
在分别对柔性直流换流阀子模块的各元器件测量其阻抗特性曲线时，若某些元器件不能直接接入阻抗分析仪，则需要通过连接引线将阻抗分析仪与被测元器件连接起来以构成测试回路。如图3所示，具体实施时，为保证测试回路的一致性，一般选择同轴电缆作为连接引线分别将被测元器件的两端与阻抗分析仪相连，其中，同轴电缆在屏蔽层末端接地。
开始测量后，阻抗分析仪生成扫频信号，并经同轴电缆将这些不同频率的正弦波依次施加于被测元器件；同时将被测元器件的响应信号经过同轴电缆传输回阻抗分析仪。阻抗分析仪通过分析扫频信号和被测元器件的响应信号得到被测元器件在相应频率点的幅频和相频特性数据，并输出可以用于绘制阻抗特性曲线的幅频和相频特性数据。
由于换流阀子模块内部的IGBT模块是有源器件，所以IGBT模块的阻抗特性曲线是在断态下进行测量的。
(2)拟合元器件的阻抗特性曲线
具体地，阻抗分析仪测得的柔性直流换流阀子模块的元器件的幅频和相频特性数据为一系列与频率有关的离散的数据点。如，在50Hz-5MHz范围里，以等对数间距生成扫频信号，则可以得到被测元器件在100个频率点处的阻抗特性，其中，每个数据点都代表了一个频率下的元件的阻抗值。
下一步利用这些离散的数据点拟合得到元器件在该宽频段范围内阻抗特性的函数表达式(也即F(s))。需要说明的是，由于阻抗特性由幅值与相角这两个参数值来表达，因此，拟合得到的函数表达式为复数形式。
具体地，对元器件的幅频和相频特性数据进行有理逼近，以得到用于表征被测元器件在宽频段范围内阻抗特性的有理函数表达式。对幅频和相频特性数据进行有理逼近的方法很多，其中，矢量匹配法(Vector Fitting,简称VF)是一种高效且准确的方法。VF法的具体步骤如下：
设换流阀子模块的任一元器件在宽频段范围内阻抗特性的有理函数表达式为：
式(1)中，
极点pk及其对应的留数resk为实数或共轭复数对；
一次项e和常数项d为实数；
N为极点数。
需要说明的是，在拟合时选取的初始极点数N越多，拟合得到的曲线的精度越高，但是模型越复杂，仿真效率将可能变低。因此，采用MATLAB神经网络工具箱中的自适应学习函数来选取有理逼近时的极点数N。
自适应过程是一个不断逼近目标的过程。它所遵循的途径以数学模型表示，称为自适应算法。采用自适应算法中的最小均方误差算法(即LMS算法)对样本进行训练，通过不断调整权值w和阀值b，使拟合的极点数不断逼近最优结果，从而确定合适的拟合阶数。具体地，每次输入取不同的极点个数(极点的实数部分根据极点个数在频率范围内等对数间距选取，虚数部分取实数的十分之一，即可得到一组共轭复数)，以拟合结果与测量数据的误差作为判据，通过自适应学习确定最佳的极点数N或合适的拟合阶数。
在确定极点数N后，在测量频率范围内选取幅频或相频曲线的特征点，如转折点，取该特征点处的一对复数极点
并假设一未知函数σ(s)：
将函数σ(s)与F(s)相乘，这时，极点为
得到：
由式(1)和式(3)可得：
应该理解为，每个元件对应的元器件宽频模型的特征点数都不一样。初始极点
的选取也可以随意在对数坐标上等间隔选取。
具体地，F(s)是一个复数，也即，|Z|∠θ，s＝jω。
其中，|Z|为对应频率点的幅值，θ为对应频率点的相角。
把利用阻抗分析仪测量得到的换流阀子模块的元器件的幅频和相频特性数据(如，100个频率点处的离散的数据点)带入式(4)，整理后得到一组线性方程组：
Ax＝b (5)
求解线性方程组(5)，可以得到未知量e、d、
和resk，并进一步通过求解线性方程组，即可求解出F(s)的极点pk。
至此，已经完成了矢量匹配，得到了测量数据的拟合函数。
根据上述的元器件在宽频段范围内阻抗特性的有理函数表达式F(s)，可以确定元器件在特定频率范围下的阻抗特性，也即拟合得到的元器件的阻抗特性曲线。
进一步地，上述通过矢量匹配得到的有理函数表达式F(s)，可以通过递归卷积来验证拟合精度，以减小拟合误差。
由于矢量匹配法拟合得到的函数是在频域内的，将拟合函数通过频域到时域的转换，可得一个指数和的形式的时域函数h(t)。
具体地，对于任意激励来说，要求它在时域内的响应，只需将激励与有理函数在时域内进行卷积即可，即
由于元器件在宽频段范围内的函数h(t)可以写成多个指数函数和的形式，那么就可以通过递归卷积法对式(9)进行积分计算。
设h(t)＝ke-α(t-T)，则式(9)变为
如果已知f(t)在T和T+Δt时刻的数值，则s(t)可以根据前一时步的值s(t-Δt)按式(11)递推而得到:
s(t)＝ms(t-At)+pf(t-T)+qf(t-T-Δt) (11)
式(11)中，Δt是计算步长；m，p，q都是常数，且有
以上，利用递归卷积在时域内的计算结果，可以减小有理函数逼近误差。具体地，由于矢量匹配得到的函数是通过仪器在频域内测得的数据拟合得到的。但是在一个实际运行的***中重点关注的是其时域内的暂态过程，所以为了减小所得函数的误差，通过时域与频域之间的转化以及在时域内实际激励的响应，可以验证改拟合函数在时域内的准确性。当在时域内的响应有较大的误差时，可以通过对时域函数的改进，来反过来调整频域函数，从而减小拟合误差。
以上步骤中，使用矢量匹配法以及自适应学习函数得到拟合阶数为K的最优拟合结果；用递归卷积法计算测量参数的卷积，通过对比时域内实际激励的响应，修正时域内的函数，从而使频域内的拟合后的阻抗特性曲线与测量得到的阻抗特性曲线之间的误差更小。
(3)确定元器件宽频模型
以下根据元器件的阻抗特性的有理函数表达式F(s)，对有理表达式F(s)进行拆分，并将每一个拆分项分别进行电路等效，得到元器件宽频模型。
经过上述步骤处理后，式(1)的N个极点均落在左半平面。
记元器件在宽频段范围内阻抗特性的有理函数表达式F(s)的N个极点中，如式(1)，前M个极点为实数极点，后(N-M)个为共轭复数极点，且互为共轭的两个极点相邻，则有理函数F(s)共有(N-M)/2对共轭复数极点和留数。这(N-M)/2对共轭复数极点和留数可表示为：
式(6)中：k＝M+1，M+2，…，(N-M)/2；
p′k和p″k分别为共轭复数极点的实部和虚部；
res′k和res″k分别为共轭复数留数的实部和虚部；
式(6)和式(7)中的下标1和2表示两者为相邻的极点或留数。
因此，元器件在宽频段范围内阻抗特性的有理函数表达式F(s)，如式(1)，可以分解为实数项和一次项F1(s)、实数极点项F2k(s)以及共轭复数极点项F3k(s)三部分，如式(8)所示：
其中：
F1(s)＝se+d (8-1)
式(1)的实数项和一次项部分，也即，式(8-1)可以使用如图4所示的电阻元件和电感元件的串联电路进行等效。
具体地，F1(s)＝se+d，F1(s)是阻抗表达式，阻抗就是电压除以电流也就是说U/I＝se+d＝jωe+d；对于电感元件，阻抗为jωL，所以可以等效为电感与电阻串联。
具体地，设串联电路两端的电压为U(s)，流过元件的电流为I(s)，则图5电路的等效阻抗Z1(s)为：
对比式(12)与式(8-1)可得，电路中的电阻R和电感L：
R＝d：
L＝e：
式(1)的实数极点项部分，也即，式(8-2)可用如图5所示的电导元件(即电阻元件)和电容元件并联的CG并联电路进行等效。
以其中一个实数极点p和相应的留数res为例进行说明，图5电路的等效阻抗Z2(s)为：
对比式(8-2)和式(13)，可得：
将该实数极点p和相应的留数res代入式(14)，可得图5电路中的电容CR和电导GR。
式(1)的共轭复数极点项部分，也即，式(8-3)可用如图6所示的电导元件、电阻元件、电感元件和电容元件的RLCG串并联电路进行等效。
以其中一对共轭复数极点p1和p2，以及相应的留数res1和res2为例进行说明。图6电路的等效阻抗Z3(s)为
对比式(15)和式(8-3)，可以得到：
将共轭复数极点p1和p2，以及相应的留数res1和res2代入式(16)，可得图6RLCG电路中的电容CC、电感LC、电阻RC和电导值GC。图6中包括并联的第一回路和第二回路；第一回路中，电感LC与电阻RC串联；第二回路中，电容CC与电导GC并联；
自此，已经分别建立了对于实数项和一次项部分、单个实数极点和一对共轭复数极点对应的等效电路。
参照以上步骤，对式(8)中的M个实数极点，可以分别得到对应的电导元件和电容元件的子等效并联电路(也即各CG并联电路)；
进一步地，因为有理函数表达式中，实数极点项内各极点部分为累加关系；这M个子等效并联电路，在后续进行局部综合时，为串联关系。
参照以上步骤，对式(8)中的(N-M)/2对共轭复数极点，可以分别得到对应的电导元件、电阻元件、电感元件和电容元件的子等效串并联电路(也即各RLCG串并联电路)。
进一步地，这(N-M)/2个子等效串并联电路，在后续进行局部综合时，为串联关系。
最后，经过局部综合，将所有的子等效电路进行连接，得到与该元器件对应的RLCG串并联电路作为与该元器件的阻抗特性的有理函数表达式F(s)对应的元器件宽频模型。
具体地，根据电气连接关系，将全部的元器件宽频模型组合，形成柔性直流换流阀子模块对应的子模块宽频模型，包括：
经过全局综合，根据柔性直流换流阀子模块的全部的元器件分别对应的元器件宽频模型，得到柔性直流换流阀子模块宽频模型。
具体地，根据结构特征、电气连接关系等，将柔性直流换流阀的IGBT模块(为有源器件)的宽频模型与其他无源器件的宽频模型连接起来，可得到柔性直流换流阀子模块在关断状态时的宽频模型。
采用图7所示的柔性直流换流阀子模块宽频模型建立方法，对某柔性直流换流阀子模块建立的宽频模型为图8所示的等效电路。其中，4个母排单元(包括电阻和电容串并联电路)，一个电阻单元(包括电阻和电容串并联电路)和一个电容单元(包括电阻和电容串并联电路)和一个IGBT模块。其中，IGBT模块是IGBT与一个二极管反并联的元件。
以上已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的发明实施例所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个//该[装置、组件等]”都被开放地解释为装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (10)
1.一种柔性直流换流阀子模块宽频模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待分析的柔性直流换流阀子模块拆分为有源器件和无源器件；
利用阻抗分析仪，分别测量各有源器件和各无源器件的阻抗特性数据；
根据测量得到的各有源器件和各无源器件的阻抗特性数据，分别得到用于拟合各有源器件和各无源器件的阻抗特性的有理函数表达式；
根据各有理函数表达式，分别确定各有源器件和各无源器件对应的元器件宽频模型，其中，元器件宽频模型包括RL串联电路、多个CG并联电路和多个RLCG串并联电路；
综合各有源器件和各无源器件对应的元器件宽频模型，得到待分析的柔性直流换流阀子模块的宽频模型，其中，待分析的柔性直流换流阀子模块的宽频模型包含RL串联电路、CG并联电路和RLCG串并联电路。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述根据测量得到的各有源器件和各无源器件的阻抗特性数据，分别得到用于拟合各有源器件和各无源器件的阻抗特性的有理函数表达式，包括：
根据测量得到的有源器件或无源器件的阻抗特性数据，利用矢量匹配法对有源器件或无源器件的阻抗特性进行有理逼近，得到用于表征有源器件或无源器件在宽频段范围内阻抗特性的有理函数表达式F(s)：
其中，极点pk及其对应的留数resk为实数或共轭复数对；
e为一次项系数；
d为常数项；
N为极点数；
通过递归卷积来验证上述有理函数表达式F(s)的拟合精度，减小拟合误差。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述根据各有理函数表达式，分别确定各有源器件和各无源器件对应的元器件宽频模型，包括：
从用于表征有源器件或无源器件在宽频段范围内阻抗特性的有理函数表达式F(s)中分解得到常数项和一次项F1(s)；
确定与常数项和一次项对应的一个RL串联电路，所述RL串联电路中的电阻值为常数项d，所述RL串联电路中的电感值为一次项系数e；
所述RL串联电路即为有源器件或无源器件的元器件宽频模型中的RL串联电路。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述根据各有理函数表达式，分别确定各有源器件和各无源器件对应的元器件宽频模型，包括：
从用于表征有源器件或无源器件在宽频段范围内阻抗特性的有理函数表达式F(s)中分解出与全部的M个实数极点对应的实数极点项F2k(s)；
确定与每一个实数极点pk和留数resk组合对应的一个CG并联电路，所述CG并联电路中的电容值C为1/resk，所述CG并联电路中的电导值G为-C*pk；
全部的M个实数极点对应的CG并联电路即为所述有源器件或无源器件的元器件宽频模型中的多个CG并联电路；
所述有源器件或无源器件的元器件宽频模型中，M个实数极点对应的各CG并联电路为串联关系。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述根据各有理函数表达式，分别确定各有源器件和各无源器件对应的元器件宽频模型，包括：
从用于表征有源器件或无源器件在宽频段范围内阻抗特性的有理函数表达式F(s)中分解出与全部的(N-M)/2对共轭复数极点对应的共轭复数极点项F3k(s)；
确定与每一对共轭复数极点p1和p2与留数res1和res2组合对应的一个RLCG串并联电路，所述RLCG串并联电路包括并联的第一回路和第二回路；第一回路中，电感LC与电阻RC串联；第二回路中，电容CC与电导GC并联；电感LC、电阻RC、电容CC与电导GC的数值根据下式确定：
全部的(N-M)/2对共轭复数极点对应的RLCG串并联电路即为所述有源器件或无源器件的元器件宽频模型中的多个RLCG串并联电路；
所述有源器件或无源器件的元器件宽频模型中，(N-M)/2对共轭复数极点对应的各RLCG串并联电路为串联关系。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述将待分析的柔性直流换流阀子模块拆分为有源器件和无源器件，包括：
有源器件包括晶闸管或IGBT模块；
无源器件包括电阻单元、电容单元或铜排单元。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述利用阻抗分析仪，分别测量各有源器件和各无源器件的阻抗特性曲线，包括：
在断态下测量针对IGBT模块的阻抗特性曲线；
选择同轴电缆作为连接引线分别将被测器件的两端与阻抗分析仪相连，其中，同轴电缆在屏蔽层末端接地。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述利用阻抗分析仪，分别测量各有源器件和各无源器件的阻抗特性曲线，包括：
在50Hz-5MHz范围里，以等对数间距生成扫频信号，得到被测器件在100个频率点处的阻抗特性数据和/或阻抗特性曲线。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述根据测量得到的有源器件或无源器件的阻抗特性曲线，得到用于拟合有源器件或无源器件的阻抗特性曲线的有理函数表达式，包括：
利用递归卷积法计算有理函数表达式在时域的卷积，来验证用于拟合有源器件或无源器件的阻抗特性曲线的有理函数表达式的拟合精度，以减小拟合误差。
10.一种柔性直流换流阀子模块宽频模型建立装置，其特征在于，包括：
阻抗特性数据获取模块，用于获取由阻抗分析仪测量的各有源器件和各无源器件的阻抗特性数据；其中，待分析的柔性直流换流阀子模块被拆分为有源器件和无源器件；
元器件宽频模型确定模块，用于根据测量得到的各有源器件和各无源器件的阻抗特性数据，分别得到用于拟合各有源器件和各无源器件的阻抗特性的有理函数表达式；
根据各有理函数表达式，分别确定各有源器件和各无源器件对应的元器件宽频模型，其中，元器件宽频模型包括RL串联电路、多个CG并联电路和多个RLCG串并联电路；
柔性直流换流阀子模块宽频模型确定模块，用于综合各有源器件和各无源器件对应的元器件宽频模型，得到待分析的柔性直流换流阀子模块的宽频模型，其中，待分析的柔性直流换流阀子模块的宽频模型包含RL串联电路、CG并联电路和RLCG串并联电路。
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