(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211204501.2 (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市玄武区新 街口 街道四牌楼 2号 (72)发明人 金成　赵剑锋　刘康礼　王鹏宇　 陈文哲　季振东　 (74)专利代理 机构 北京同辉知识产权代理事务 所(普通合伙) 11357 专利代理师 沈利芳 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 111/08(2020.01) (54)发明名称 一种大规模电力电子系统模型描述方法 (57)摘要 本发明公开了一种大规模电力电子系统模 型描述方法， 属于电力电子系统仿真领域， 包括： 电力电子系统模型的拓扑描述方法及电力电子 系统模型的矩阵描述方法， 其中拓扑描述方法有 效解决大规模电力电子系统模型中电路器件描 述条目多和图形渲染困难的问题， 其中矩阵描述 方法可以有效解决大规模电力电子系统模型中 矩阵维度高和电力电子开关状态组合多的问题。 本发明适用于描述包含大量重复性电力电子模 块的电力系统， 基于电路网络理论通过环路电流 将电力系统内重复性电路结构与相邻电路相分 离， 有效提高重复性的电力电子模块结构描述效 率。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 115481540 A 2022.12.16 CN 115481540 A 1.一种大规模电力电子系统模型描述方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 将具有相同电路结构的电力电子模块划分到同一区域中； 识别电力系统区域与相邻区域之间边界连接方式和邻接边界数量； 识别邻接边界对应的区域电流； 基于区域内定义的器件拓扑关系和电网络理论生成状 态空间方程或者节点电压方程； 通过向状态空间方程或者节点电压方程注入区域电流和附 加边界电流关联等式， 建立 不同区域之间互联关系； 导出各区域内基于器件电压、 电流的状态空间方程或者节点电压方程描述、 各个区域 内所有器件在所有状态下的电压电流微分方程描述、 各个区域内重复结构数量和各个区域 电流的电压电流约束关系， 进行用户建模描述和仿真界面 渲染。 2.根据权利要求1所述的电力电子系统模型建模方法， 其特征在于， 所述将具有相同电 路结构的电力电子模块划分到同一区域中， 包括以下步骤： 将具有相同电路结构并重复m次的电路结构定义为一个区域， 重复次数m定义为该区域 的数量属性， 每个区域内包含若干个节点、 器件以及连接导线， 相 邻区域之 间通过边界进 行 连接。 3.根据权利要求2所述的电力电子系统模型建模方法， 其特征在于， 电力系统区域与相 邻区域之间边界连接方式包括并行边界关系和串行边界关系。 4.根据权利要求3所述的电力电子系统模型建模方法， 其特征在于， 描述一组并行边界 时通过3元 组唯一定义： 3元 组包括区域a， 区域a节 点k1， 并联节点up1； 其中区域a中的所有的 重复单元的节点 k1与并联节点up1相连； 描述其中一组串行边界时通过4元组唯一定义： 4元组包括区域a， 区域a输入节点k1， 区 域a输出节点 k2， 区域联络电流 is1。 5.根据权利要求1所述的电力电子系统模型建模方法， 其特征在于， 所述识别邻 接边界 对应的区域电流， 包括以下步骤： 识别邻接边界对应的区域电流， 具有m重复数量的区域和n重复数量的两个并行区域 中， 每一组并行边界至少产 生m+n‑1个独立区域电流irk(k＝1,2， …,m+n‑1)， 每一组串行连 接的边界至少产生 一个独立串行区域电流 isk。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115481540 A 2一种大规模电力电子系统模型描述 方法 技术领域 [0001]本发明涉及电力电子系统仿真领域， 具体涉及一种大规模电力电子系统模型描述 方法。 背景技术 [0002]随着电力电子技术的成熟和电力电子变换器在电网中的普及应用， 主动配电网、 直流输电、 智能电网等技术给电网运行带来了极大 的灵活性， 需要通过仿真软件验证变换 器之间配合工作的可靠性和稳定性。 而电力电子设备 由于具有开关器件多、 开关状态组合 复杂的特点， 在大规模电力电子系统进行联合仿真时， 如果采用传统的拖拽每一个器件连 接每一个节点的建模方式， 则会 出现用户建模效率低、 仿 真软件渲 染速度慢的问题。 为了解 决大规模电力电子系统节点数量多和器件连接 关系复杂的问题， 提出了一种大规模电力电 子系统模型描述方法。 发明内容 [0003]针对现有技术的大规模电力电子系统节点数量多和器件连接关系复杂的问题， 本 发明提出了一种大规模电力电子系统模型描述方法。 [0004]本发明的目的可以通过以下技 术方案实现： [0005]1)划分电力系统区域， 其遵循的原则是具有相同电路结构的若干电力电子模块划 分到同一个区域中， 每个区域仅描述重复电路结构中的一组， 将电路结构中重复次数m作为 区域的一个属 性。 对于非重复的电路结构可以放入到同一个区域中， 并设定为区域重复次 数m＝1， 也可以放入到多个区域中， 并设定多个区域重复次数m＝1。 用户在建立模型时， 描 述重复电路其中一组结构， 并用重复次数m表示该区域电路重复次数提高建模效率， 软件渲 染时只需要渲染其中一组电路图形 结构提高渲染效率。 [0006]2)识别电力系统区域与相邻区域之间边界连接方式和邻接边界数量， 对于每一组 并行连接的边界， 通过3元 组(区域a， 区域a节 点k1， 并联节点up1)唯一定义； 对于每一组串 联 连接的边界， 通过4元组(区域a， 区域a输入节点k1， 区域a输出节点k2， 区域联络电流is1)唯 一定义。 [0007]3)识别邻接边界对应的区域电流， 对于具有 m重复数量的区域和n重复数量的两个 并行区域来说， 每一组并行边界至少产 生m+n‑1个独立区域电流irk(k＝1,2， …,m+n‑1)， 每 一组串行 连接的边界至少产生 一个独立串行区域电流 isk。 [0008]4)生成区域状态空间矩阵或者节点电压矩阵， 基于区域内定义的器件拓扑关系和 电网络理论生成状态空间方程或者节点电压方程， 通过向状态空间方程或者节点电压方程 注入区域 边界电流并附加边界电流关联等式的方法， 建立 不同区域之间互联关系。 [0009]5)导出大规模电力电子系统模型矩阵描述， 其中模型矩阵表述包括如下4个部分： (1)各区域内基于器件电压、 电流的状态空间方程或者节点电压方程描述； (2)各个区域内 所有器件在所有状态下的电压电流微分方程描述； (3)各个区域内重复结构数量m； (4)各个说　明　书 1/6 页 3 CN 115481540 A 3