[发明专利]一种并网非对称级联H桥变换器系统小信号建模方法

说明书

本发明公布了一种并网非对称级联H桥多电平变换器系统小信号建模方法，属交直变换器系统建模。本发明的并网非对称级联H桥多电平变换器系统包括功率电路和变换器控制系统，其中功率电路包括非对称级联H桥多电平变换电路、LCL滤波电路、电网阻抗及电网。并网非对称级联H桥多电平变换器系统小信号建模方法包括步骤S1、依据并网非对称级联H桥多电平变换器简化模型，推导功率电路小信号模型；S2、推导控制系统中电网电流i_g、电网电流参考信号i_g,ref、滤波电容电流参考信号及调制信号u_m等的扰动微分方程；S3、计算并网非对称级联H桥多电平变换器输出电压v_i，推导不含锁相环的系统小信号模型；S4、推导锁相环的小信号模型，建立整个并网非对称级联H桥多电平变换器系统小信号模型。本发明的并网非对称级联H桥多电平变换器系统小信号建模方法所得模型精确度高，便于系统设计及稳定性分析，同样适用于离网型非对称级联H桥多电平变换器系统。

技术领域

本发明涉及一种电力电子技术领域的级联H桥变换器的并网非对称级联H桥变换器系统小信号建模方法。

背景技术

为了克服并网两电平变换器容量低、输出电压质量差、难以适应日益增长的中高压工况等缺点，多电平变换器应运而生，它通过增加电平数，提高输出电压质量和等级，解决中高压工况需求；非对称级联H桥多电平变换器因其输出电平数多、易模块化、器件利用率高等优点在二极管钳位、飞跨电容等多电平变换器中脱颖而出，在学术界和工业界获得广泛关注。

目前，基于级联H桥多电平变换器的研究主要集中其控制策略和调制策略方面。申请公布号为CN106208782 B的中国专利从调制角度提出一种级联H桥逆变器控制方法；申请公布好为CN106849168 A的中国专利提出一种基于混合调制策略的级联H桥逆变器功率均衡控制方法。申请公布号为CN108306538 A的中国专利提出了一种适用于混合级联H桥多电平逆变器的改进型载波移相调制方法；申请公布号为CN104796024 B的中国专利提出了一种适用于三相级联H桥型变换器的简化多电平空间矢量脉宽调制方法。但是有关级联H 桥多电平变换器的建模分析的研究很少，而且现有研究中缺乏完整性。TiagoDaviCuriBusarello等人在IEEE Transactions on Power Electronics发表的题为《Simplified Small-Signal Model for Output Voltage Control of AsymmetricCascaded H-bridge Multilevel Inverter》的文章提出一种级联H桥多电平逆变器小信号建模方法，模型融合考虑了功率电路和阶梯调制策略，建模方法简洁易懂，但却忽略了系统控制策略，所以缺乏建模完整性。 Ali Mortezaei等人在IEEE Transactions on PowerElectronics发表的题为《Multifuntional Control Strategy for AsymmetricalCascaded H-bridge Inverter in Microgrid Applications》的文章通过在稳态调制信号上添加小信号扰动研究了离网非对称级联H桥多电平逆变器，提出一个阶梯波调制环节的小信号模型，并在该小信号模型基础上，针对单闭环和双闭环两种不同的控制策略，利用系统传递函数设计了相应的控制参数。然而，文中提出的小信号模型仅是对阶梯波调制的一个传递函数描述，而不是对整个系统的描述，所以该小信号模型是不完整的。因此有必要提出一种更精确更完整的并网非对称级联H桥多电平变换器建模方法。

发明内容

本发明目的是为了弥补已有技术的缺陷，提出一种并网非对称级联H桥多电平变换器系统小信号建模方法，使得在进行系统分析时能够同时兼顾功率电路、控制策略和调制策略，增加分析结果的可靠性和适用性。

本发明的具体技术方案为：一种并网非对称级联H桥多电平变换器系统小信号建模方法，具体包括以下步骤：

S1、依据并网非对称级联H桥多电平变换器简化模型，推导功率电路小信号模型；