[发明专利]一种基于导纳单元预存的PET高效电磁暂态等效模型的构建方法

权利要求书

1.一种基于导纳单元预存的PET高效电磁暂态等效模型的构建方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、针对级联H桥型PET系统，将功率模块PM伴随电路划分为定导纳和不定导纳单元，并从有载二端口的角度出发推导出H桥不定导纳单元对外仅含两种等效导纳，为二值导纳单元；

步骤2、将各单元的导纳参数预存，快速获取功率模块PM等值电路的等效导纳，并利用叠加定理求取等效电流源参数，建立功率模块PM等值电路；

步骤3、将建立的功率模块PM等值电路以高压侧戴维南形式串联、低压侧诺顿形式并联的方式聚合，形成级联H桥型PET的等效模型；

步骤4、将步骤3得到的级联H桥型PET的等效模型代入外电路进行解算，更新外端口电压电流，并反解功率模块PM的端口电压与内部变压器端口电压的更新值，将该更新值用于下一步长的迭代计算。

2.根据权利要求1所述基于导纳单元预存的PET高效电磁暂态等效模型的构建方法，其特征在于，所述步骤1的过程具体为：

针对级联H桥型PET系统，每相由若干功率模块PM采用输入侧串联输出侧并联的方式连接而成，每个功率模块PM由输入侧的H桥和含高频隔离变压器的双有源桥变换器构成；

针对单个功率模块PM，将IGBT-二极管开关组电路采用二值电阻等值，电容元件与高频隔离变压器采用梯形积分法离散化，可获取功率模块PM伴随电路表示如下：

其中，下标A、H和L分别表示交流侧、直流高压侧和直流低压侧；Δt为仿真步长；G_Ci与j_Ci分别为电容等效导纳与等效历史电流源；G_T11、G_T22，G_T12、G_T21和j_Ti分别为变压器端口的输入导纳、转移导纳以及端口等效历史电流源；L₁和L₂为变压器原/副边漏电感；L_m为励磁电感；L_T为附加电感；

按导纳参数是否可定为标准，将功率模块PM伴随电路划分为6个子单元形式，其中高频变压器单元和两个电容单元为定导纳单元，三个H桥单元为不定导纳单元；

由于高频隔离变压器的存在，对于单个H桥单元，其二端口网路在非闭锁运行状态下，由级联H桥的控制方式可知，H桥单元的导通信号满足同桥臂互补，可用控制信号T₁、T₃表示H桥单元的导通状态，导通为1，关断为0，具体如表1所示：

表1H桥单元导通状态

其中，G_ON和G_OFF为二值导纳值，导通时取G_ON＝100S，关断时G_OFF＝10^-6S；

在4种导通状态下分别求取H桥单元的短路导纳参数矩阵，各元素定义如式(2)所示：

其中，Y₁₁、Y₂₂表示端口的输入导纳；Y₁₂、Y₂₁表示转移导纳；

1)当T₁≠T₃时

该状态下H桥单元任意相邻开关组导通状态互补，短路导纳参数矩阵可表示为式(3)所示：

其中，K表示由T₁、T₃控制的符号函数，满足下式关系：

2)当T₁＝T₃时

此时H桥单元两桥臂同位置的开关组导通状态相同，短路导纳参数矩阵可表示为：

由式(3)～(5)可知，H桥单元的短路导纳参数矩阵至多含3种情况，且均满足Y₁₂＝Y₂₁，为互易双端口网络；

为了研究H桥单元二端口电路对外的等效导纳，从输入导纳的角度切入，假设在有载的情况下，求取H桥单元二端口电路的输入导纳：

1)当T₁≠T₃时

由于对称性，从两个端口观察的输入导纳相等，联立端口导纳方程，可求得输入导纳为：

式(6)中，满足K²＝1，当负载Y_L为定值时，输入导纳也必为定值；

因此，当T₁≠T₃时，无论从哪个端口看，H桥单元对外的等效导纳均为定值；

2)当T₁＝T₃时

类似式(6)，可求得两端口的输入导纳分别为：

由于转移导纳Y₁₂＝Y₂₁＝0，使得两个端口彼此独立，此时H桥单元表现为两个单端口电路，端口导纳值唯一确定，分别为输入导纳Y₁₁、Y₂₂；

故无论从哪个端口观察，H桥单元对外表现出的输入导纳仅含2种情况且均为定值，可看作为二值导纳单元。