【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及高壓直流輸電領域，特別涉及晶閘管器件關斷特性的等效建模領域，尤指一種考慮非線性開關暫態(tài)特性的晶閘管物理等效模擬方法。通過對不同電壓等級晶閘管在關斷特性上的差異進行分析，進而提出了考慮晶閘管開關特性的物理等效方法以及在物理等效過程中產生偏差的修正方法，構建出了考慮非線性開關暫態(tài)特性一致性的晶閘管物理等效模型，這對于高壓直流輸電系統(tǒng)換相失敗的研究具有十分重要的意義。
技術介紹
1、高壓直流輸電（high?voltage?direct?current，hvdc）具有系統(tǒng)調節(jié)迅速、輸送容量巨大、遠距離輸電能力強等優(yōu)點。電網(wǎng)換相換流器（line?commutated?converter，lcc）因輸流容量大，經(jīng)濟性好等優(yōu)勢，在已有的高壓直流輸電工程中得到了廣泛的應用，其運行特性對整個高壓直流輸電系統(tǒng)影響巨大。
2、但由于晶閘管自身關斷特性導致其無法在承受反向電壓的瞬時徹底關斷，導致系統(tǒng)發(fā)生換相失敗現(xiàn)象，對lcc-hvdc系統(tǒng)所造成的危害極大，因此迫切需要對換相失敗的發(fā)生機理、影響因素、抵御方法等多個方面進行深入的研究。目前對于換相失敗的研究主要通過仿真技術來實現(xiàn)，與數(shù)字仿真相比，物理仿真技術能夠更加準確的復現(xiàn)實際系統(tǒng)的運行工況以及各種物理過程，可以更好地反映出實際系統(tǒng)中各組成器件的非線性暫態(tài)特性，更適合用于高壓直流輸電系統(tǒng)內、外部影響因素對換相失敗的影響以及換相失敗防御方法的研究。在現(xiàn)有的晶閘管物理等效方法的研究中，大多數(shù)都是采用按照所需要電壓等級與實際電壓等級的比例關系，等比例將各項參數(shù)進行縮小或者是利用相似原
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術的目的在于提供一種考慮非線性開關暫態(tài)特性的晶閘管物理等效模擬方法，解決了現(xiàn)有技術中忽略晶閘管反向恢復過程以及物理等效過程中將會產生偏差的問題，大幅度提高了晶閘管物理模擬的準確度。本專利技術通過對換流器核心器件晶閘管的關斷過程中載流子的變化特點進行分析，進而對晶閘管的關斷機理進行研究。分析不同電壓等級晶閘管關斷特性之間差異，提出修正差異的方法，構建考慮非線性開關暫態(tài)特性一致性的晶閘管物理等效模型。提出物理等效模型中各組成部分參數(shù)選取方法，并根據(jù)不同電壓等級晶閘管關斷特性差異提出開關切換方法，實現(xiàn)不同電壓等級晶閘管關斷特性的動態(tài)一致，該模型可用于換相失敗發(fā)生機理、影響因素、抵御方法等多個方面的研究。
2、晶閘管關斷過程可以分為反向恢復過程與正向阻斷恢復過程兩個部分，在這期間載流子濃度隨之發(fā)生不斷變化，只有當載流子濃度接近為0時晶閘管才徹底關斷，恢復正向阻斷作用。不同電壓等級晶閘管其內部載流子濃度不同，載流子消散速率不同，這導致了二者在關斷特性上存在一定差異。針對這一差異，本專利技術提出了在低電壓小電流晶閘管兩端并聯(lián)補償支路來補償二者關斷特性的差異的晶閘管物理等效方法，建立了晶閘管物理等效模型。同時提出物理等效模型中各組成部分參數(shù)選取方法以及開關切換方法，保證了模型晶閘管與原型晶閘管的非線性開關特性動態(tài)一致。
3、本專利技術的上述目的通過以下技術方案實現(xiàn)：
4、考慮非線性開關暫態(tài)特性的晶閘管物理等效模擬方法，包括如下步驟：
5、步驟1：修正不同電壓等級晶閘管關斷特性之間的差異，建立實現(xiàn)不同電壓等級晶閘管非線性開關暫態(tài)特性一致的晶閘管物理模型；
6、步驟1.1：通過對比不同電壓等級晶閘管正向導通電流 if、反向恢復電流峰值 irm以及關斷時間 trr，分析不同電壓等級晶閘管關斷特性之間的差異；
7、步驟1.2：分析系統(tǒng)換相時間 tr與低電壓等級晶閘管關斷時間 tl、高電壓晶閘管的關斷時間 th三者之間的關系對于換相過程的影響；
8、步驟1.3：建立晶閘管物理模型，采用并聯(lián)阻尼支路補償晶閘管反向恢復電流，通過判斷晶閘管兩端電壓方向進行開關的切換；
9、步驟2：基于晶閘管物理等效模型運行原理，提出晶閘管物理模型阻容支路中電阻和電容的參數(shù)選取方法；
10、步驟2.1：通過對比不同電壓晶閘管反向恢復電流差異，確定阻容支路中電容c的參數(shù)，實現(xiàn)反向恢復電流差異的補償；
11、步驟2.2：根據(jù)阻容支路所能承受的最大電流確定支路中電阻r的參數(shù)。
12、步驟3：根據(jù)高電壓晶閘管關斷過程所經(jīng)歷的不同階段，采用開關切換方式，實現(xiàn)不同電壓等級晶閘管的關斷特性一致，具體是：
13、步驟3.1：在高電壓晶閘管進入反向恢復電流增大階段時，使阻容支路開關導通，利用電容放電補償反向恢復電流差異；
14、步驟3.2：當高電壓晶閘管反向恢復電流峰值時，使阻容支路關斷開關關斷；
15、步驟3.3：當?shù)碗妷壕чl管關斷后使關斷時間補償支路開關導通，使電流向該支路轉移，間接延長低電壓等級晶閘管關斷時間；
16、步驟3.4：當高電壓晶閘管關斷后使關斷時間補償支路開關斷開；
17、步驟3.5：當?shù)碗妷旱燃壘чl管承受正向電壓時，使阻容支路開關閉合給電容充電，直至電容充滿電后斷開。
18、本專利技術的有益效果在于：通過對換流器核心器件晶閘管的關斷過程中載流子的變化特點進行分析，對比了不同電壓等級晶閘管在關斷特性上存在的差異，有針對性的提出了在低電壓小電流晶閘管兩端并聯(lián)補償支路的物理等效方法。與現(xiàn)有的晶閘管物理等效方法相比，本專利技術方法通過阻容支路中的電容放電補償?shù)碗妷壕чl管的反向恢復電流，保證了模型晶閘管與實際晶閘管反向恢復電流峰值 irm的一致性，提高了晶閘管關斷過程中重要參數(shù)的模擬精度。同時通過在低電壓等級晶閘管關斷后利用雙向開關切換將回路電流轉移至關斷時間補償支路，間接增大了模型晶閘管的關斷時間，彌補了現(xiàn)有物理等效方法中對于晶閘管關斷時間的忽略，從而實現(xiàn)模型晶閘管與原型晶閘管的非線性開關特性動態(tài)一致。同時提出了物理等效模型中各組成部分參數(shù)選取方法以及開關切換方法，保證了模型晶閘管對原型晶閘管關斷特性等效的準確性，實現(xiàn)了對于實際晶閘管在不同運行工況下關斷過程的準確模擬，大大提升了物理模型的精確度。
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1.一種考慮非線性開關暫態(tài)特性的晶閘管物理等效模擬方法，其特征在于：包括如下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的考慮非線性開關暫態(tài)特性的晶閘管物理等效模擬方法，其特征在于：步驟2所述的晶閘管物理模型阻容支路中電阻和電容的參數(shù)選取，具體是：
3.根據(jù)權利要求1所述的考慮非線性開關暫態(tài)特性的晶閘管物理等效模擬方法，其特征在于：步驟3所述的根據(jù)高電壓晶閘管關斷過程所經(jīng)歷的不同階段，采用開關切換方式，實現(xiàn)不同電壓等級晶閘管的關斷特性一致，具體是：
【技術特征摘要】
1.一種考慮非線性開關暫態(tài)特性的晶閘管物理等效模擬方法，其特征在于：包括如下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的考慮非線性開關暫態(tài)特性的晶閘管物理等效模擬方法，其特征在于：步驟2所述的晶閘管物理模型阻容支路中電阻和電容的參數(shù)...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：辛業(yè)春，李國慶，王拓，赫羽朋，江守其，王威儒，王延旭，劉奇，朱益華，余佳微，
申請(專利權)人：東北電力大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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