变频负荷建模及关键参数辨识方法、装置及终端与流程

本申请涉及电力系统仿真及数值分析，并且更具体地，涉及变频负荷建模及关键参数辨识方法、装置及终端。

背景技术：

1、随着高比例电力电子设备和高比例可再生能源的投入，电力系统的稳定问题发生了改变。在负荷侧，可控灵活的整流逆变技术是电能可以灵活高效利用的重要技术之一。目前民用方面广泛应用变频技术，如变频冰箱、变频空调等变频设备。变频技术的普遍应用，使得电力系统负荷侧正逐渐朝着高比例电力电子化的方向发展。

2、为分析变频负荷对电网稳定的影响，对负荷建模精度的要求也随之提高。但是，在大电网机电暂态仿真中，经典的综合负荷模型(synthesis load model，slm)难以反映变频器负荷的机电暂特性。另一方面，针对变频负荷内部关键参数辨识的方法也并不多见。

3、因此，亟须寻求对变频负荷进行高精度负荷建模及针对变频器关键参数辨识的方法，才能更准确地分析变频负荷对电网稳定的影响。

技术实现思路

1、鉴于此，本申请提出变频负荷建模及关键参数辨识方法、装置及终端，旨在解决现有技术中变频负荷建模精度不足及针对变频器关键参数辨识的精度不足的问题。

2、第一方面，本申请提供一种变频负荷建模及参数辨识方法，包括：

3、构建变频负荷等效电路，确定待测变频负荷的机电暂态方程；

4、模拟变频设备电压扰动工况，获取观测周期内多组外部参数；

5、根据所述机电暂态方程及所述多组外部参数，辨识变频负荷的多项内部参数；

6、利用辨识得到的变频负荷的多项内部参数，更新所述变频负荷的机电暂态方程作为变频负荷模型。

7、进一步地，所述构建变频负荷等效电路，包括：

8、将待测变频设备等效为变频器及由变频器提供电源的电机；

9、将待测变频设备等效为变频负荷；

10、所述变频负荷包括二极管整流器、逆变器、二极管整流器至逆变器的等效电阻、直流侧电容及电机，其中，直流侧电容用于直流侧滤波，其负极与二极管整流器直流侧的负极连接；等效电阻串联连接在直流侧电容的正极与二极管整流器直流侧的正极；直流侧电容的负极及正极分别与逆变器直流侧的负极及正极连接，逆变器交流侧与单相电机连接。

11、进一步地，所述根据所述机电暂态方程及所述多组外部参数，辨识变频负荷的多项内部参数，包括：

12、获取待测变频负荷在观测周期内外部参数的数值，所述外部参数包括二极管整流器交流侧电压有效值、变频负荷消耗的有功功率、电机消耗的有功功率；

13、根据所述外部参数及建立的电容电压计算模型，确定待测变频负荷在所述观测周期的电容电压表达式；

14、根据所述电容电压表达式，计算所述观测周期内各观测时刻直流侧电容两端的电压值及电压导数值；

15、根据观测周期内各观测时刻的所述外部参数的数值、所述电容两端的电压值及电容两端电压导数值及建立的电容计算模型，计算待测变频负荷的直流侧电容值。

16、进一步地，所述根据所述机电暂态方程及所述多组外部参数，辨识变频负荷的多项内部参数，包括：

17、获取待测变频负荷在观测周期内外部参数的数值，所述外部参数包括二极管整流器交流侧电压有效值、变频负荷消耗的有功功率、电机消耗的有功功率；

18、根据所述外部参数，确定待测变频负荷在所述观测周期的有功功率表达式；

19、根据所述有功功率表达式，计算观测周期内变频负荷消耗的有功功率积分值；

20、根据所述外部参数，计算观测周期内电容两端电压积分值；

21、根据外部所述参数值、所述电容两端电压积分值、消耗的有功功率积分值及建立的电容计算模型计算待测变频负荷直流侧电容的数值。

22、进一步地，所述根据所述机电暂态方程及所述多组外部参数，辨识变频负荷的多项内部参数，包括：

23、获取待测变频负荷在观测周期内外部参数的数值，所述外部参数包括二极管整流器交流侧电压有效值、变频负荷消耗的有功功率和电机消耗的有功功率；

24、根据所述外部参数，确定待测变频负荷在所述观测周期的有功功率表达式；

25、根据所述有功功率表达式，计算观测周期内变频负荷消耗的有功功率积分值；

26、根据所述外部参数、所述有功功率积分值及建立的等效电阻计算模型，计算待测变频负荷在各观测时刻的等效电阻。

27、进一步地，根据所述机电暂态方程及所述多组外部参数，辨识变频负荷的多项内部参数，包括：

28、获取待测变频负荷在不同工况下外部参数的数值，所外部参数包括变频负荷消耗的有功功率、交流侧电压有效值、变频负荷的无功功率；

29、计算不同工况下待测变频负荷的功率因数；

30、将不同工况下变频负荷有功功率、交流侧电压有效值以及功率因数进行函数拟合，求得待测变频负荷的功率因数表达式。

31、第二方面，本申请提供一种变频负荷建模及参数辨识装置，包括：

32、机电暂态方程确定单元，用于构建变频负荷等效电路，确定待测变频负荷的机电暂态方程；

33、外部参数获取单元，用于模拟变频设备电压扰动工况，获取观测周期内多组外部参数；

34、内部参数辨识单元，用于根据所述机电暂态方程及所述多组外部参数，辨识变频负荷的多项内部参数；

35、变频负荷模型建立单元，用于利用辨识得到的变频负荷的多项内部参数，更新所述变频负荷的机电暂态方程作为变频负荷模型。

36、进一步地，所述机电暂态方程确定单元，用于构建变频负荷等效电路，包括：

37、将待测变频设备等效为变频器及由变频器提供电源的电机；

38、将待测变频设备等效为变频负荷；

39、所述变频负荷包括二极管整流器、逆变器、二极管整流器至逆变器的等效电阻、直流侧电容及电机，其中，直流侧电容用于直流侧滤波，其负极与二极管整流器直流侧的负极连接；等效电阻串联连接在直流侧电容的正极与二极管整流器直流侧的正极；直流侧电容的负极及正极分别与逆变器直流侧的负极及正极连接，逆变器交流侧与单相电机连接。

40、第三方面，本申请提供一种计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行第一方面说明的方法。

41、第四方面，本申请提供一种终端，包括：存储器、处理器及存储在该存储器上并可在该处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现第一方面说明的方法。

42、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种变频负荷建模及参数辨识方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的变频负荷建模及参数辨识方法，其特征在于，

3.如权利要求2所述的变频负荷建模及参数辨识方法，其特征在于，所述根据所述机电暂态方程及所述多组外部参数，辨识变频负荷的多项内部参数，包括：

4.如权利要求2所述的变频负荷建模及参数辨识方法，其特征在于，所述根据所述机电暂态方程及所述多组外部参数，辨识变频负荷的多项内部参数，包括：

5.如权利要求2所述的变频负荷建模及参数辨识方法，其特征在于，所述根据所述机电暂态方程及所述多组外部参数，辨识变频负荷的多项内部参数，包括：

6.如权利要求2所述的变频负荷建模及参数辨识方法，其特征在于，根据所述机电暂态方程及所述多组外部参数，辨识变频负荷的多项内部参数，包括：

7.一种变频负荷建模及参数辨识装置，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的变频负荷建模及参数辨识装置，其特征在于，

9.一种计算机存储介质，其特征在于，

10.一种终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现如权利要求1至6中任一项所述的方法。

技术总结
本申请公开变频负荷建模及关键参数辨识方法、装置及终端，该方法，包括：构建变频负荷等效电路，确定待测变频负荷的机电暂态方程；模拟变频设备电压扰动工况，获取观测周期内多组外部参数；根据所述机电暂态方程及所述多组外部参数，辨识变频负荷的多项内部参数；利用辨识得到的变频负荷的多项内部参数，更新所述变频负荷的机电暂态方程作为变频负荷模型。如此，提高了变频负荷建模的精度及变频器关键参数辨识的精度，可用性强。

技术研发人员：赵兵,王琦,兰天楷,黄稣麟,徐式蕴,习工伟,郝杰,骆攀登,郑志伟,裘微江
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23