Fast Electromagnetic Transient Modeling Method for Half-bridge-Type Voltage Source Converter Based on Synchronous Switch Prediction

Rui ZHANG; Yankan SONG; Zhitong YU; Ying CHEN; Di ZHANG; Tong ZHU

doi:10.7500/AEPS20201217003

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Fast Electromagnetic Transient Modeling Method for Half-bridge-Type Voltage Source Converter Based on Synchronous Switch Prediction

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Fast Electromagnetic Transient Modeling Method for Half-bridge-Type Voltage Source Converter Based on Synchronous Switch Prediction
- Automation of Electric Power Systems Vol. 45, Issue 20, Pages: 148-156(2021)
- 作者机构：
  
  1.云仿真与智能决策研究中心，清华四川能源互联网研究院，四川省成都市 610210
  2.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市 100084
  3.国网宁夏电力有限公司电力科学研究院，宁夏回族自治区银川市 750002
  4.国网四川省电力公司，四川省成都市 610041
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52007101)
- DOI：10.7500/AEPS20201217003
  CLC：
- Received：17 December 2020，
  
  Revised：2021-04-28，
  
  Published Online：28 June 2021，
  
  Published：25 October 2021
- 稿件说明：
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张芮,宋炎侃,于智同等.基于同步开关预判的半桥型VSC快速电磁暂态建模方法[J].电力系统自动化,2021,45(20):148-156.

ZHANG Rui,SONG Yankan,YU Zhitong,et al.Fast Electromagnetic Transient Modeling Method for Half-bridge-Type Voltage Source Converter Based on Synchronous Switch Prediction[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(20):148-156.
张芮,宋炎侃,于智同等.基于同步开关预判的半桥型VSC快速电磁暂态建模方法[J].电力系统自动化,2021,45(20):148-156. DOI： 10.7500/AEPS20201217003.

ZHANG Rui,SONG Yankan,YU Zhitong,et al.Fast Electromagnetic Transient Modeling Method for Half-bridge-Type Voltage Source Converter Based on Synchronous Switch Prediction[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(20):148-156. DOI： 10.7500/AEPS20201217003.

摘要

现代电力系统存在大量的半桥型电压源变流器，采用传统电磁暂态仿真程序对其进行大规模仿真分析时，存在耗时高、效率低的问题。以半桥子电路为开关状态判断的基本单元，通过分析其开关状态变化时二极管的续流及关断过程，得出普适于半桥型电压源变流器的同步开关预判方法。该方法可在当前时步通过逻辑判断直接得出稳定的开关状态组合，消除了迭代计算。结合同步开关快速预判方法及内节点收缩方法构建了半桥型电压源变流器的快速仿真模型，通过对比仿真，验证了快速仿真模型具有与全详细化模型相当的仿真精度，且能有效减少仿真耗时，提高仿真效率。与全详细化模型相比，针对80模块固态变压器的快速仿真模型可加速20倍。

Abstract

Half-bridge type voltage source converter (VSC) is widely used in the modern power system. When the traditional electromagnetic transients program (EMTP) is used to simulate a large-scale VSC network

there are problems of high time-consuming and low efficiency. Taking the half-bridge sub-circuit as the basic unit for the switch state judgment

by analyzing the freewheeling and turning-off process of the diode when the switch states change

a synchronous switch prediction method that is generally suitable for the half-bridge-type VSC is obtained. This method can directly obtain the stable switch state combination through logic judgment at the current time step

while eliminating the iterative calculation. A series of fast simulation models of the half-bridge type VSC are constructed by combining the fast prediction method of synchronous switch and nested node elimination method. Comparative simulation results verify that the proposed fast simulation models have the same simulation accuracy as the full-detailed models

and can effectively reduce the simulation time and improve the simulation efficiency. The simulation on an 80-module solid-state transformer using the fast simulation model can be accelerated by 20 times compared to the full-detailed model.

关键词

Keywords

references

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