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龙图腾网获悉四川大学申请的专利含IGCT的混合高压直流输电系统的高效电磁暂态建模方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119670411B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-05发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411741438.5，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权含IGCT的混合高压直流输电系统的高效电磁暂态建模方法是由王渝红;袁梦;高仕林;周旭;苏苗红;曹添;陈文晟;戴桐设计研发完成，并于2024-11-29向国家知识产权局提交的专利申请。

本含IGCT的混合高压直流输电系统的高效电磁暂态建模方法在说明书摘要公布了：本发明涉及含IGCT的混合高压直流输电系统的高效电磁暂态建模方法，属于电数字数据处理领域，IGCT高压直流输电系统包括送端的电网换相换流器、受端的IGCT换流器及其间的直流输电线路，高效电磁暂态建模方法包括以下步骤：在送端的电网换相换流器处，采用平均化建模方法，将晶闸管的开关操作简化为端口电压和电流平均值模型，从而提升送端换流器的仿真效率；在受端的IGCT换流器处，采用戴维南等效方法，将IGCT开关动态简化为电流源与阻抗的诺顿等效电路模型，从而提升受端端换流器的仿真效率；对于送受端换流站中间的直流输电线路，采用贝瑞隆模型，将整条线路两端解耦，使得两端的电气响应可独立处理，减少线路两端相互耦合的复杂性，简化计算过程。

本发明授权含IGCT的混合高压直流输电系统的高效电磁暂态建模方法在权利要求书中公布了：1.含IGCT的混合高压直流输电系统的高效电磁暂态建模方法，所述IGCT高压直流输电系统包括送端的电网换相换流器、受端的IGCT换流器及其间的直流输电线路，其特征在于，所述高效电磁暂态建模方法包括以下步骤： S1、在送端的电网换相换流器处，采用平均化建模方法，将晶闸管的开关操作简化为端口电压和电流平均值模型，从而提升送端换流器的仿真效率； S2、在受端的IGCT换流器处，采用戴维南等效方法，将IGCT开关动态简化为电流源与阻抗的诺顿等效电路模型； S3、对于送受端换流站中间的直流输电线路，采用贝瑞隆模型，将整条线路两端解耦，使得两端的电气响应可独立处理，减少线路两端相互耦合的复杂性，简化计算过程； 步骤S1中， 对于一个周期性波动信号ft，其瞬时值始终围绕信号的直流分量上下波动，通过对信号在一个周期内的瞬时值进行平均计算，可获得该信号的直流分量，这一过程被称为“平均化”；具体而言，对于某一变量或函数ft，其平均值为: 式中：t表示时间；Ts代表平均化周期，经过平均化处理后的变量值统一用上划线标注统； 平均化建模采用受控源电路对换流器进行等效，描述当前工况下交直流电流、电压的关系；在交直流侧，分别存在一组通过测量获取的变量和一组由受控源输出的变量；在仿真过程中，平均化模型通过一侧的测量值计算另一侧的受控源输出；具体来说，确定整流换流器在交流侧等效为受控交流电压源，在直流侧等效为受控直流电流源，测量包括交流电流和直流电压，需要建立交流电压各次分量与直流电压之间的关系，以及交流电流各次分量和直流电流之间的平均化方程； 当交流系统发生非对称故障时，交直流两侧电流电压均会出现各次谐波成分，各次谐波分量可分解成正负序对称分量；对于换流器的交流母线的电压、电流可分解为如式2所示的分量； 式中：和分别代表j相电压、电流的直流分量；和分别代表j相n次电压、电流的正序分量；和分别代表j相n次电压、电流的负序分量；j表示a,b或c相； 设ωe为基波同步旋转坐标系的角速度，则各电压、电流分量的瞬时值表达式为： 式中：k代表电压v或电流i；和分别代表n次谐波的正、负序分量幅值；和分别代表n次谐波的正、负序分量的相角； 将原始的三相交流信号分量转换为同步坐标系下dq轴的稳态分量，则受控交流电压源的交流电压各次分量与直流电压之间，以及交流电流各次分量和直流电流之间关系可表示如下： 1受控交流电压源和直流电压关系 其中交流电压n次谐波正序分量与直流电压间的参数平均化方程为： 式中：和分别代表交流电压正序各次分量经过对应的同步坐标系变换所得的d轴和q轴分量； 代表为整流侧的直流电压；为与d轴的夹角； 同理可得，交流电压的负序分量对应的参数平均化方程如下: 直流偏置分量对应的参数平均化方程如下: 式中：代表整流侧的直流电压；和分别代表整流器交流电压负序各次分量经过对应的同步坐标系变换所得的d轴和q轴分量； 为与d轴的夹角；和分别代表整流器三相电压的直流分量经过静止dq坐标系变换后的合成向量的模及其与d轴的夹角； 式中，用于描述整流开关单元平均行为的未知代数函数以表征其在不同工作条件下的动态特性和电气关系； 2受控直流电流源和交流电流的关系 交流电流正序、负序分量和直流电流之间的参数平均化方程如下： 式中：代表整流侧的直流电流； 其中和分别代表整流器交流电流正序各次分量经过对应的同步坐标系变换所得的d轴和q轴分量； 和分别代表整流器交流电流负序各次分量经过对应的同步坐标系变换所得的d轴和q轴分量； 式中，为随着换流器触发角和负载工况变化的参数； 通过平均化方程对换流器进行等效建模，可实现交直流侧的电气解耦，利用受控源仅进行电压值和电流值等二次信息的传递；换流器交直流端口的电流电压之间关系由原来的开关函数表示形式，转化为一组参数化的代数方程； 方程中的参数用未知代数函数来描述，取决于系统的运行状态，包括换流器的触发角和负载工况；为准确识别代数函数，采用多门混合专家模型MMOE来处理系统中的非线性关系；利用MMOE通过多个专家模型来拟合复杂的系统状态下的电压和电流关系，通过门控网络动态选择最合适的专家来处理当前的状态，使得能够得到未知的代数函数 步骤S2中， 受端IGCT换流器的结构中，桥臂由多个IGCT器件串联构成，并采用缓冲电路加以保护，将单个IGCT及其缓冲电路看作一个子模块； 在电磁暂态仿真中，将IGCT门极触发处理成一个控制信号，采用的开关管导通条件是开关管正向电压＝0，关断条件是开关管正向电流＝0，将IGCT等效为可变电阻R0，进行开关元件等效后； 对动态元件电容用梯形法进行离散化处理如下： 电容的微分动态方程可表示为： 式中，C0为子模块电容，vC0t为电容两端电压，iC0t为流过电容的电流；对电容C0离散化，并对单个IGC进行等效，采用梯形法对式15进行整理可得： vC0t＝Rceq0iC0t+vceq0t-Δt16 式中，Δt为仿真步长，Rceq0为电容C0离散化后的等效电阻，vceq0t-Δt为电容C0离散化后的等效历史电压源，即电容进行离散化后可等效为电阻串联电压源形式；Rsmeq为子模块戴维南等效电阻，vsmeqt为子模块戴维南等效电压源，vSMt表示当前时刻每个子模块端口电压，iSMt表示当前时刻流过该子模块的电流； 换流器六脉动桥共有六个桥臂，每个桥臂均由n个子模块串联得到，则桥臂等效模型可通过代数求和得到； 为桥臂戴维南等效电阻，为桥臂戴维南等效电压源； 转化诺顿形式，为桥臂等效电导，为诺顿等效历史电流源，varmt表示当前时刻桥臂的端口电压，iarmt表示当前时刻流过桥臂的电流； 由此，将桥臂原本的多节点网络转化为一个电阻和历史电流源并联的两节点支路； 步骤S3中， 贝瑞隆模型的线路参数是基于工频50Hz条件下计算得到；在单相无损线路的情况下，设单位长度的电感L1和电容C1；输电线路上与m端距离为x的点f处的电压和电流既是距离的函数，也是时间的函数；设在t时刻的电压为ux,t，电流为ix,t；当忽略线路参数随频率的变化以及单位长度电导时，可建立以下波动方程： 改写为二阶波动方程: 得到达朗贝尔解为: 式中，uft-xv为沿正方向传播的前行电压波，ubt+xv为沿反方向传播的反行电压波，ift-xv为沿正方向传播的前行电流波，ibt+xv为沿反方向传播的反行电流波；为沿线行波的传播速度，波阻抗为 联立1920并进行变换得到21 在线路m端和n端，分别有x＝0和x＝l，并令将其代入式21可得出线路两端电压、电流的关系； umt-τ+Zcimt-τ＝unt-Zcint22 对公式22进行整理,得到用波阻抗和等值电流源表示的端口电流： 其中，对应的等值电流源分别为： 即分布线路参数模型中的波过程可以通过波阻抗和等值电流源的集中参数模型来表示，从而构建传输线的双端口模型；在该模型中，两个端口之间没有直接的物理连接，而是通过电流源的作用，由先前某一时刻的电压和电流决定；这种方式实现了线路的自然解耦； 对于实际输电线路，可以通过将线路的电阻视为集中电阻，并将其分段串联引入的方法进行处理；把长为l的线路分为两段，每段长为l2，在两端各串联接入集中电阻R4，中间段接入集中电阻R2，R为线路全长的电阻；得到考虑电阻损耗的等效双端口网络；沿虚线分开得到两个半分线路模型；其中， 端口电流： 对应的等值电流源分别为： 级联两个半分线路并简化得到考虑电阻损耗的贝瑞隆传输线路模型。

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