[发明专利]一种双有源桥型变换器的闭锁等效仿真方法

说明书

本发明涉及一种双有源桥型变换器的闭锁等效仿真方法(Equivalent simulation method under blocking modes of dual active bridge(DAB)converter),包括：获取双有源桥型变换器的相单元运行参数,进行闭锁模式识别；识别为完全闭锁模式，在每个相单元内投入用于判断电流方向的四条实际二极管支路；识别为部分闭锁模式，将二极管支路旁路，计算DAB不带电时的功率模块的戴维南/诺顿等效参数；识别为解锁模式，将二极管支路旁路，并计算在DAB带电时各功率模块的戴维南/诺顿等效参数。本发明利用了状态变量复用以及电磁仿真的内部机理，模型在提升仿真效率的同时可对多种闭锁模式进行精确模拟。

技术领域

本发明属于电力系统仿真技术领域，具体涉及一种双有源桥型变换器的闭锁等效仿真方法。

背景技术

级联H型电力电子变压器(Cascaded H-Bridge based Power ElectronicTransformer,CHB-PET)可灵活提供中压交流端口、低压交流端口、低压直流端口 和低压交流端口等，且具有易于拓展的模块化结构，在微电网、光伏系统等不需要 中压直流端口的场合下具有较为明显的优势，其隔离级广泛采用由全控器件构成的 双有源桥变换器(DualActive Bridge,DAB)。

前级为级联H桥的双有源桥型变换器(即CHB-PET)通常以输入串联输出并 联(Input-Series-Output-Parallel,ISOP)的连接方式进行模块组合，功率子模块通常 包含两级变换环节。系统仿真建模是对双有源桥型变换器控制特性研究的基础。此 类拓扑具备“高频”“隔离型”和“多模块”三个典型特征，其中“高频”和“多模块”使其电 磁暂态详细模型的仿真效率较低，给系统的仿真计算带来很大的负担。因此，有学 者提出了基于节点拆分法或戴维南/诺顿定理的等效仿真模型，加快了仿真速度，但 难以对二极管的插值进行精确模拟，使其无法仿真闭锁阶段的暂态过程或从闭锁状 态获得解闭锁后网络状态变量的初值。此外，目前研究一般仅针对一级电能变换环 节，对于多级变换的PET拓扑的研究较少。CHB-PET不同于级联H桥构成的一级 变换拓扑，其闭锁特性与闭锁模式也有较大不同。因此，有必要提出一种考虑多种 闭锁模式下的双有源桥型变换器的快速等效仿真方法。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种考虑多种闭锁模式的双有源桥型变换器的等效仿真方法，该方法将该类型的电力电子变压器功率模块 (PowerModule,PM)等效为取值随闭锁模式变化的戴维南/诺顿等效支路，并引入 实际的二极管元件，能够在提升仿真效率的同时对多种闭锁模式进行精确模拟。

一种双有源桥型变换器的闭锁等效仿真方法，所述的双有源桥型变换器,包含 两级电能变换环节，即级联H桥(Cascaded H-bridge,CHB)级和双有源桥变换器 (DualActive Bridge,DAB)级，CHB级和DAB级共同构成CHB-DAB相单元，CHB 级的输入端口采用多个全控H桥串联的连接形式，输出端口经过一个电容与DAB 级级联，DAB级的输入端口连接一个电容，输出端口采取并联的方式连接；其中， 全控H桥包含四个带反并联二极管的IGBT管，DAB包含两个全控H桥，一个高频 变压器及附加电感L1；所述的等效建模方法包括如下步骤：

(1)获取双有源桥型变换器的相单元运行参数，所述的相单元运行参数包括各 功率模块内IGBT开关管的开关状态和表示功率模块中级联H桥级和DAB级是否 闭锁的2位二进制信号，并进行闭锁模式识别；

(2)识别为完全闭锁模式(级联H桥和双有源桥都闭锁)，则在每个相单元 内投入用于判断电流方向的四条实际二极管支路，接着采用梯形积分法离散化功率 模块中的电容，并计算在DAB不带电时的各功率模块的戴维南/诺顿等效参数。