[發明專利]一種動車組網側單相脈沖整流器的穩定性分析方法

有效

• 申請號: 202010153797.4
• 申請日: 2020-03-07
• 公開（公告）號: CN111259571B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 劉志剛;陳紅
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H02M7/04
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 王沙沙

本發明公開了一種動車組網側單相脈沖整流器的穩定性分析方法，包括以下步驟：步驟1：建立動車組網側單相脈沖整流器的dq坐標系下數學模型；步驟2：根據步驟1構建的數學模型建立時域非線性動態平均模型；步驟3：根據步驟2中的時域非線性動態平均模型求系統平衡點；步驟4：根據混合勢函數理論穩定性判據，單相脈沖整流器系統的信號穩定性判據；本發明運用時域非線性模型，使系統模型清晰簡潔；基于混合勢理論得出整流器一些參數會對系統的穩定性產生影響。

技術領域

本發明涉及動車組網側單相脈沖整流器技術領域，具體涉及一種動車組網側單相脈沖整流器的穩定性分析方法。

背景技術

隨著大量功率電子元件的應用，動車組網側單相脈沖整流器已經成為一個非常復雜的非線性系統，于此同時也帶來了一些新的問題。最近，人們越來越關注動車組網側單相脈沖整流器尤其是其穩定性。盡管許多研究致力于三相電壓源整流器的穩定性分析，但對動車組網側單相脈沖整流器的穩定性分析卻很少關注。黃勐等分析了三相VSC的不穩定現象，但尚不清楚單相VSC是否會不穩定。因此，單相VSC的穩定性分析對于電力電子系統是必要的。

為了解釋不穩定性，首先要建立一個系統模型。張晗等人提出了一種阻抗建模方法來分析單相電壓源整流器的穩定性。Kwon等人使用諧波狀態空間法對小信號進行建模分析系統的穩定性。然后，采用了一些不同的理論來分析系統的穩定性。Shakerighadi等人總結了常用的非線性穩定性判據，如Lyapunov穩定性分析，描述函數法。Lyapunov穩定性分析方法主要用于設計控制器，很難找到合適的Lyapunov函數；描述函數法是從頻率域的角度研究非線性控制系統的穩定性的一種等效線性化方法，在此不適用。一些大信號穩定性方法，如混合勢函數理論在相關文獻中被提及。Golestan S等人建立了單相電壓源整流器模型，并利用特征值方法分析了諧波傳遞函數的動態諧波特性。

發明內容

本發明針對現有技術存在的問題提供一種基于混合勢函數理論的動車組網側單相脈沖整流器的穩定性分析方法。

本發明采用的技術方案是：

一種動車組網側單相脈沖整流器的穩定性分析方法，包括以下步驟：

步驟1：建立動車組網側單相脈沖整流器的dq坐標系下數學模型；

步驟2：根據步驟1構建的數學模型建立時域非線性動態平均模型；

步驟3：根據步驟2中的時域非線性動態平均模型求系統平衡點；

步驟4：根據混合勢函數理論穩定性判據，單相脈沖整流器系統的信號穩定性判據。

進一步的，所述步驟1中的數學模型如下：

式中：L_n為動車組牽引側等效漏感，C_d為直流側支撐電容，i_d和i_q分別為動車組網側單相脈沖整流器的電流i_n轉換到dq兩相旋轉坐標系下的有功分量和無功分量；t為時間，R_n為線路電阻，ω為動車組網側單相脈沖整流器的電壓基波角頻率，d_d和d_q分別為開關函數d轉換到dq兩相旋轉坐標系下的有功分量和無功分量，u_dc為中間直流側電壓，e_d和e_q分別為動車組網側單相脈沖整流器的電壓e_n轉換到兩相旋轉坐標系下的有功分量和無功分量，R_d為直流側電阻。

進一步的，所述步驟2中時域非線性動態平均模型如下：