[发明专利]一种基于半桥子模块电压源变流器的建模仿真方法

权利要求书

1.一种基于半桥子模块电压源变流器的建模仿真方法，所述电压源变流器由三相构成，每相由上下两桥臂构成，每个桥臂由半桥子模块级联组成，每个半桥子模块包括并联的IGBT模块支路和电容器支路，所述IGBT模块支路由串联的IGBT模块组成，每个IGBT模块由IGBT器件以及与其反并联的二极管组成；其特征在于，所述方法包括下述步骤：

(1)建立半桥子模块和子模块组的等效电路和数学模型，使等效电路模拟半桥子模块和半桥子模块组的三种工作状态；每个半桥子模块组至少包括串联的2个半桥子模块；

(2)对半桥子模块组的数学模型进行简化，并确定每个桥臂的等效电路和每个桥臂的工作状态；

所述步骤(1)中，所述半桥子模块的等效电路包括电流引起的等效损耗电导r、两个二极管Dp和Dn、开关SW以及电压源V_o；所述二极管Dp和Dn串联后的支路与电压源V_o并联，所述开关SW与二极管Dp并联；所述电流引起的等效损耗电阻r的一端连接至二极管Dp和Dn的连接点；

所述半桥子模块的数学模型如下：

Vc=1C∫0tS×ic-Vc×gdt+Vc(0-)---<1>;]]>

V_o＝S×V_c<2>；

其中：C为子模块中的电容；S是子模块的投切信号；g是电压引起的等效损耗电导；i_c是电容的充放电电流；V_c(0_-)是子模块电容电压的初始值；V_c是子模块中的电容电压；V_o是子模块的输出电压；

所述步骤(1)中，所述半桥子模块的三种工作状态包括：

闭锁状态：开关SW打开，S＝1；i＞0时，电流流过D_p，子模块被充电，输出电压为V_c；i＜0时，电流流过D_n，输出电压为0；其中i是流过半桥子模块或半桥子模块组的电流；

解闭锁状态：开关SW闭合；S＝1时，子模块被投入，电容被放电，输出电压为V_c；S＝0时，子模块被切除，电容不会被充放电，输出电压为0，即式<2>；

半闭锁状态：开关SW打开，i＜0，电流流过D_n，输出电压为0；i＞0且S＝0时，输出电压为0，即式<2>，电容不会被充电；i＞0且S＝1时，输出电压为V_c，即式<2>，电容被充电；

所述步骤(1)中，半桥子模块组的等效电路Ⅰ包括各子模块中电流引起的等效损耗电阻之和R、两个二极管Dp和Dn、开关SW以及电压源V_o1、V_o2……V_oN；所述二极管Dp和Dn串联后的组成二级管支路；电压源V_o1、V_o2……V_oN串联后组成电压源支路；所述二级管支路与电压源支路并联；所述开关SW与二极管Dp并联；所述各子模块中电流引起的等效损耗电阻之和R的一端连接至二极管Dp和Dn的连接点；

所述半桥子模块组的等效电路Ⅰ的数学模型如下：

Vcj=1C∫0tSj×ic-Vcj×gjdt+Vcj(0-)---<3>;]]>

V_oj＝S_j×V_cj <4>；

其中：V_cj，V_oj，S_j，g_j，V_cj(0_-)分别为第j个半桥子模块的电容电压，输出电压，投切信号，电压引起的等效损耗电导和电容电压初始值；

半桥子模块组的三种工作状态与半桥子模块的三种工作状态相同。