电力电子变压器电磁暂态并行仿真等效建模方法

作者：孙昱昊; 许建中

来源：电网技术, 2022, 47(07): 1-14.

DOI：10.13335/j.1000-3673.pst.2022.0432

• 电力电子变压器
• 级联H桥型
• 导纳单元预存
• 并行等效建模
• 多线程并行计算

电力电子变压器(power electronic transformer，PET)具有模块化、多节点、频率高的特点，其详细模型的电磁暂态仿真(electromagnetic transient，EMT)效率低下，仿真提速需求迫切。从模型自身提速与提高CPU计算效率两方面入手，提出了PET电磁暂态并行仿真等效建模方法，并以级联H桥型PET(cascaded H-bridge type power electronic transformer，CHB-PET)为例进行了理论推导与仿真验证。首先，以导纳是否可定为标准，将功率模块(power module， PM)划分为不同导纳单元电路的组合；其次，从有载二端口的角度出发，推导出H桥单元对外仅含2种等效导纳，可简化为二值导纳单元；将各单元的导纳参数预存，利用叠加定理求取端口短路电流，即可快速获取PM诺顿等效电路参数，聚合形成CHB-PET串行等效模型；最后，结合该模型的高度并行性构建了并行仿真框架。在PSCAD/EMTDC中进行仿真验证，该模型实现了对详细模型的多工况高度拟合，最大误差小于3%。当单相模块数为48时，最佳并行等效模型可实现对详细模型10000多倍的仿真提速。

• 单位
  华北电力大学; 新能源电力系统国家重点实验室