(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211030510.4 (22)申请日 2022.08.26 (71)申请人 国网四川省电力公司经济技 术研究 院 地址 610041 四川省成 都市中国 （四川） 自 由贸易试验区成都市高新区蜀绣西路 366号 (72)发明人 刘嘉蔚　李旻　王云玲　苟竞　 苏韵掣　刘方　李婷　刘莹　张乔　 张炜璐　 (74)专利代理 机构 成都行之专利代理事务所 (普通合伙) 51220 专利代理师 史丽红 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01)H02P 21/00(2016.01) H02P 27/08(2006.01) (54)发明名称 一种CRH5型动车组电路阻抗 建模方法、 系统 及设备 (57)摘要 本发明公开了一种CRH5型动车组电路阻抗 建模方法、 系统及设备， 涉及动车组阻抗建模领 域， 本申请通过CRH5 型动车组直流侧的逆变器的 状态方程， 得到三相定子电流， 然后利用三相定 子电流和三相半桥上桥臂开关的占空比的乘积 得到直流侧的直流电流， 负载电阻的电阻值是基 于等效后的并联电路的功率平衡关系得出的， 然 后依次确定出等效后的并联电路的电流源的电 流值， 然后以所计算的电阻值和电流值在结合 CRH5型动车组的整流器的电气参数得到状态变 量稳态值， 再依据状态变量稳态 值确定最终的电 路阻抗模型， 以此解决了 现有动车组阻抗模型不 准确的问题， 对CRH5型的车网系统低频振荡、 谐 波谐振和谐波不稳定分析提供了更精确的理论 基础。 权利要求书4页 说明书12页 附图4页 CN 115392025 A 2022.11.25 CN 115392025 A 1.一种CRH 5型动车组电路阻抗建模方法， 其特 征在于， 包括： 构建CRH5型动车组直流侧的逆变器的三相逆变电路的状态方程， 并求解逆变器的状态 方程， 得到三相逆变电路的三相定 子电流； 根据所述三相定子电流和三相半桥上桥臂开关的占空比的乘积得到CRH5型动车组直 流侧的直 流电流； 将逆变器的三相逆变电路和牵引电机等效为一个负载电阻和电流源的并联电路， 依据 所述并联电路的功 率平衡关系计算所述并联电路的负载电阻的电阻值， 根据所述直流电流 和电阻值确定并联电路的电流源的电流 值； 基于所述电阻值、 电流值以及整流器的电气参数建立整流器的状态方程， 基于逆park 变换将整流器的状态方程变换到dq轴， 得到dq轴的整流器的主电路状态方程； 由dq轴的整流器的主电路状态方程确定在车网系统处于稳态时整流器的状态变量稳 态值； 将所述状态变量稳态值的输入电压矢量的扰动和输入占空比矢量的扰动置零并导出 对应的传递 函数矩阵， 得到 CRH5型动车组主电路拓扑的电路阻抗模型。 2.根据权利要求1所述的一种CRH5型动车组电路阻抗建模方法， 其特征在于， 所述三相 定子电流的计算式为： ik＝Ake‑t/τ+Isin( αk‑γ)， 其中， τ为时间常数， 且τ＝Le/Re， Re表示牵 引电机的每相等 效电阻， Le表示牵引电机的每相等 效电感， k表示电网的ABC三相， γ表示三 相电流相移， I 为三相电流幅值， αk表示基准相位， Ak表示暂态分量初始值， t 表示时间。 3.根据权利 要求1所述的一种CRH5型动车组电路阻抗建模方法， 其特征在于， 所述CRH5 型动车组直流侧的直流电流的计算式为 I为三相电流幅 值， t表示时间， γ表示三相电流相移， τ为时间常数， 且τ＝Le/Re， Re表示牵引电机的每相等 效电阻， Le表示牵引电机的每相等效电感。 4.根据权利要求1所述的一种CRH5型动车组电路阻抗建模方法， 其特征在于， 将逆变器 的三相逆变电路和牵引电机等效为一个负载电阻和电流源的并联电路， 依据所述并联电路 的功率平衡关系计算所述并联电路的负载电阻的电阻值， 根据所述直流电流和电阻值确定 并联电路的电流源的电流 值， 具体过程 为： 基于并联电路的等效原理， 利用功率平衡关系得到所述并联电路的负载电阻的电阻值 Re表示牵引电机的每相等效电阻， Le表示牵引电机的每相等效电感， m 为逆变器的调制系数； 基于基尔霍夫电流定律得到并联电路的电流源的电流值的关系式为 Udc表 示直流侧电压的稳态值， idc表示直流侧的直 流电流； 基于等效电阻、 直流电流和直流侧电压的稳态值得到并联电路的 电流源的 电流值为， 如下：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115392025 A 2ωe为电机的定子三相电 流频率。 5.根据权利要求1所述的一种CRH5型动车组电路阻抗建模方法， 其特征在于， 所述状态 变量稳态 值的计算式为： 其中， Ed， Id， Eq， Iq， Dd和Dq分别 表示ed， id， eq和iq， dd和dq的稳态值， ed、 id分别表示d轴的电压、 电流， eq、 iq分别表示q轴的电 压、 电流， dd、 dq分别表示d轴占空比、 q轴占空比， ω1表示交流电流频率， Ln表示车载变压器 等效电感， Rn表示车载变压器等 效电阻， Udc表示直流侧电压的稳态值， Rd表示负载电阻的电 阻值。 6.根据权利要求1所述的一种CRH5型动车组电路阻抗建模方法， 其特征在于， 所述电路 阻抗模型的数 学模型为： 其中， Zin_ol为开环阻抗， Gid为 到 的传 输矩阵， Gue为 到 的传输矩阵， Gud为 到 的传输矩阵， Ed， Id， Eq， Iq， Dd和Dq分别表示 ed， id， eq和iq， dd和dq的稳态值， ed， id分别表示d轴的电压和电流， eq、 iq分别表示q轴的电压 和电流， dd、 dq分别表示d轴占空比、 q轴占空比， ω1表示交流电流频率， Ln表示车载变压器等 效电感， Rn表示车载变压器等效电阻， Udc表示直流侧电压的稳态值， Rd表示负载电阻的电阻 值， Cd为直流侧支撑电容， ZRC表示直流侧RC阻抗， s表示拉氏域变量。 7.一种CRH 5型动车组电路阻抗建模系统， 其特 征在于， 包括： 三相定子电流计算模块， 被配置为， 构建CRH5型动车组直流侧的逆变器的三相逆变电 路的状态方程， 并求 解逆变器的状态方程， 得到三相逆变电路的三相定 子电流； 直流电流计算模块， 被配置为， 根据所述三相定子电流和三相半桥上桥臂开关的占空权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115392025 A 3