[发明专利]一种多有源桥型电力电子变压器简化电磁暂态等效模型

说明书

本发明涉及一种多有源桥型电力电子变压器简化电磁暂态等效模型(simplifiedelectromagnetic transient equivalent model)，主要针对多有源桥型电力电子变压器(multiple activebridge type power electronic transformer,MAB‑PET)等效模型的建立。本发明的核心技术方案是：1、基于广义状态空间平均法，建立MAB傅里叶分解的时变非线性微分方程；2、采用开关函数法将级联H桥(cascaded H‑bridge，CHB)按照电路四种工作状态划分出三种交直流电压、电流关系，形成CHB‑MAB单元的等效模型；3、分析多种模块间连接方式，串联侧由总的输入电流得到每个CHB‑MAB单元的输入电流，并联侧改变系统方程进而使总电流作为方程所需量；4、PET等效模型与外电路结合，进行EMT解算，形成可与外部拓扑直接相连的CHB‑MAB变换器四端口电压源等效电路。

技术领域

本发明涉及一种多有源桥型电力电子变压器简化电磁暂态等效模型，属于电力系统电磁暂态仿真技术领域。

背景技术

电力电子变压器(Power Electronic Transformers，PET)是柔性直流配电网的关键设备，能够实现电压变换和功率传递等功能，其仿真与等效建模技术已取得较好进展。但由于其高频特征导致仿真步长小，功率模块包含高频链环节，结构复杂、连接方式多样，对其进行电磁暂态仿真将面临更为复杂的问题。特别是在多有源桥等场合下仿真效率依然较低，需要进行再次提速。

本发明针对具有更高复杂度、更多节点数的MAB型PET拓扑存在精度或速度上的局限性的问题，提出了一种多有源桥型电力电子变压器简化电磁暂态等效模型。该方法从CHB-MAB型变换器入手，以ISOP型CHB-MAB变换器为算例，将广义状态空间平均法与开关函数模型相结合，以串联侧叠加等效电压源、并联侧输出总电流为切入点，最终建立了ISOP型CHB-MAB变换器简化电磁暂态等效模型，在保证一定精度的同时实现仿真加速。

发明内容

本发明提供一种多有源桥型电力电子变压器简化电磁暂态等效模型，该方法的建立包括以下步骤：

步骤1：以MAB型PET为例，首先建立其时域状态方程，对开关函数及状态变量傅里叶变换后可得傅里叶分解的时变非线性微分方程。

步骤2：采用开关函数法，将CHB划分为四种电路工作状态，进而得到其两侧交直流电压、电流之间的关系。

步骤3：MAB单元等效模型的基础上，分析多种模块间连接方式，串联侧由总的输入电流得到每个CHB-MAB单元的输入电流，并联侧改变系统方程进而使总电流作为方程所需量。

步骤4：将PET等效模型与外电路结合，进行EMT解算，形成可与外部拓扑直接相连的CHB-MAB变换器四端口电压源等效电路。

附图说明

图1为ISOP型CHB-MAB变换器拓扑图

图2为MAB单元拓扑图

图3为H桥的导通特性图

图4为ISOP型级联方式计算流程示意图

图5为ISOP型CHB-MAB变换器等效建模流程示意图

图6为ISOP型CHB-MAB变换器的等效电路(摘要附图)

具体实施方式

本发明提供一种多有源桥型电力电子变压器简化电磁暂态等效模型。下面将对本发明的建模步骤做进一步详细的说明。

步骤1：

图1所示崇礼PET拓扑给出了单个功率模块结构(包含CHB、MAB)及功率模块间的连接方式。MAB由多个与高频变压器相连的有源桥组成，其常与级联H桥(CHB)联合使用以实现三相AC/DC变换。