[发明专利]一种基于小步长离散化的电力电子级联变换器的建模方法

说明书

本发明公开了一种基于小步长离散化的电力电子级联变换器的建模方法，包括以下步骤：S1、根据电力电子变换器级联系统的具体拓扑及控制方式，获得状态方程及各状态检测向量的表达式；S2、选取合适的步长，在每个小步长区间中，使用欧拉法解出各状态方程，将各状态方程变为线性方程；S3、设置标志位、迭代初值进行迭代运算，根据每次迭代标志位及状态检测向量的值，选取合适工作状态方程计算各状态变量的值；S4、输出满足条件的迭代结果。本发明考虑了级联系统中所有变换器完整的动态过程，所得到的数值仿真结果将更加贴合实际情况。

技术领域

本发明涉及电力电子变换器的技术领域，尤其涉及一种基于小步长离散化的电力电子级联变换器的建模方法。

背景技术

传统的火力发电造成了大量污染，已经不适合当今时代的发展。为了解决能源问题，各国都在积极发展分布式发电系统。而在分布式电源中，级联的电力电子变换器是必不可少的。要对级联的电力电子变换器进行详尽的分析，其模型是必不可少的。

针对级联的电力电子变换器系统，传统的离散映射方法过于复杂，实际可操作性不高；状态空间平均模型只能针对同频率的级联系统使用，且无法分析系统的快时标失稳现象；降阶的恒功率源法在级联系统每级的频率相差不大时，准确度不高。因此，必须提出一种模型能够完整的考虑级联系统中的每一级变换器且不进行平均化或降阶处理，得到的结果才会接近实际。

Fan Xie,Bo Zhang,Dongyuan Qiu等人对与电力电子级联变换器系统的建模已有过研究，他们利用降阶思想，使用了恒功率源法对级联系统进行了建模，但这种方法没有考虑级联系统中每一级变换器完整的动态行为，无法对级联系统进行准确的分析。而本发明所提出的小步长离散化建模法克服了Fan Xie等人所使用的恒功率源法的缺陷，完整的考虑了电力电子级联变换器系统中的每一级变换器，没有进行平均化或降阶处理，可以准确捕捉整个级联系统的动态行为及稳定性。(Fan Xie,Bo Zhang,Dongyuan Qiu and YanweiJiang.“Non-linear dynamic behaviours of DC cascaded converters system withmulti-load converters.”IET Power Electronic,Vol.9,pp.1093-1102,2016.)

电力电子级联变换器系统建模的难点在于实际系统的工作状态太多，且其状态排布没有规律，若不进行平均化或降阶处理，很难对其工作规律进行捕捉。随着计算机计算能力的提高和数值算法的完善，小步长离散化的理论在建模问题中一直有广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有模型的不足，使求得的模型更加精确、更加接近实际情况，提出了一种基于小步长离散化的电力电子级联变换器的建模方法，其完整的考虑了级联系统中的每一级变换器，基本没有做近似处理，模型数值仿真的结果将会更加精确。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种基于小步长离散化的电力电子级联变换器的建模方法，包括以下步骤：

S1、根据电力电子变换器级联系统的具体拓扑及控制方式，获得状态方程及各状态检测向量的表达式；

S2、设置步长，在每个小步长区间中，使用欧拉法解出各状态方程，将各状态方程变为线性方程；

S3、设置标志位、迭代初值进行迭代运算，根据每次迭代标志位及状态检测向量的值选取工作状态方程，计算各状态变量的值；

S4、输出满足条件的迭代结果。

优选的，所述状态方程为：