[发明专利]一种三电平变换器的建模方法

摘要

本发明公布了一种三电平变换器的建模方法，属直直变换器建模方法。本发明的三电平变换器包括输入电源、三电平变换电路、滤波电路和负载；该三电平变换器在三电平变换电路输出电压波形的基础上进行建模。本发明的三电平变换器适用于宽输入电压的场合，三电平和两电平两种工作模式具有相同的小信号模型，使得系统闭环参数的设计只需根据一种工作模式设计即可，简化了设计步骤。此外，两种工作模式下，系统具有相同的动态特性。

主权项

1.一种三电平变换器的建模方法，所述三电平变换器包括输入电源Uin、三电平变换电路、滤波电路和负载RL，其中滤波电路包括滤波电感Lf、滤波电容Cf和其等效串联电阻RESR；包括以下步骤：1)分析三电平变换器，确定系统的工作模态，2)建立各个工作模态的状态方程，3)建立系统平均状态方程，4)建立系统的小信号模型；其特征在于，所述步骤1)中，所述三电平变换器工作在三电平和两电平两种工作模式；所述三电平工作模式包含1电平工作模态、1/2电平工作模态和0电平工作模态，所述两电平工作模式包含1/2电平工作模态和0电平工作模态；可得三电平变换器存在三个工作模态，即1电平工作模态、1/2电平工作模态和0电平工作模态；所述步骤2)中，1电平工作模态对应的三电平开关电路输出电压UAB为nUin，可得其状态方程为其中，u_cf为滤波电容C_f的电压，i_L为流过滤波电感C_f的电流，n为变比，为i_L对时间的导数，为u_cf对时间的导数；1/2电平工作模态对应的三电平开关电路输出电压UAB为nUin/2，可得其状态方程为0电平工作模态对应的三电平开关电路输出电压UAB为0，可得其状态方程为所述步骤3)中，根据各个工作模态的导通时间和各工作模态的状态方程，确定系统的平均状态方程：式中，d1为1电平工作模态的时间ton1与三电平变换电路输出电压UAB周期Ts之比，d2为ton2与UAB周期Ts之比，其中，ton2为1/2电平工作模态的时间与1电平工作模态的时间之和；所述步骤4)中，输出电压uo和输出滤波电容电压ucf的关系式：可确定系统的小信号模型：式中，N(s)＝2[LfCf(RESR+RL)s2(RLCfRESR+Lf)s+RL]，上标带^的为相关变量的小信号量。