[發明專利]ISOP-DAB型直流變壓器的輸入阻抗建模方法

在審

• 申請號: 202310603425.0
• 申請日: 2023-05-25
• 公開（公告）號: CN116663280A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 張宇;陳楊帆
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H02M3/335;G06F30/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 胡佳蕾

本發明公開了一種ISOP?DAB型直流變壓器的輸入阻抗建模方法，屬于直流變換器建模領域，方法包括：以變壓器中各DAB子模塊的功率為參量，建立直流母線輸入電流小信號模型以及變壓器總輸出電流小信號模型；建立所有DAB子模塊的功率指令之和的第一小信號模型、所有DAB子模塊的輸入電壓之和的第二小信號模型，以對變壓器總輸出電流小信號模型進行更新，進一步建立變壓器總輸出電壓小信號模型，以推導出直流母線輸入電壓小信號模型；計算直流母線輸入電壓小信號模型與直流母線輸入電流小信號模型的比值，得到變壓器的輸入阻抗模型。建立的模型兼容于DAB的所有調制方法。

技術領域

本發明屬于直流變換器建模領域，更具體地，涉及一種ISOP-DAB型直流變壓器的輸入阻抗建模方法。

背景技術

隨著電力電子技術的快速發展，以及新能源并網的需求飛速增長，中低壓直流配電系統逐漸成為未來電網架構的熱點。直流變壓器廣泛應用于直流配電網中，其主要用于連接中壓直流母線和低壓直流母線，實現雙向潮流電能變換。但在遠距離配電線路情況下，直流變壓器的輸入阻抗與配電線路上不可忽略的等效阻抗之間的交互影響，會導致系統的弱阻尼或振蕩現象。換言之，直流變壓器在運行過程中的輸入阻抗特性，是影響直流配電網穩態下能否穩定運行的關鍵。

直流變壓器的輸入阻抗模型是分析系統穩定性的依據，也是進行系統穩定性優化的理論支撐。針對輸入串聯輸出并聯雙有源橋(Input-series?Output-parallel?DualActive?Bridge，ISOP-DAB)型直流變壓器，現有的輸入阻抗建模方法仍存在以下不足：①DAB的實際控制量是移相角，現有關于ISOP-DAB的模型都是基于移相角建立的，只考慮ISOP-DAB中各子模塊運行在單重移相調制情況下的阻抗建模問題，不同的調制方法、運行工況都將對應不同的移相角，未實現雙重移相、擴展移相等其他調制方式下的阻抗建模問題，不具有模型的通用性；②采用狀態變量廣義平均建模方法，該方法涉及復雜的矩陣變換，計算量大，過程復雜；③建模過程僅保留了傅里葉分解后的一階分量，模型的準確性難以得到保障。因此，ISOP-DAB型直流變壓器的輸入阻抗建模問題亟待解決。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種ISOP-DAB型直流變壓器的輸入阻抗建模方法，其目的在于提供一種兼容于DAB的單重移相、雙重移相、擴展移相等所有調制方法的、準確的輸入阻抗模型。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種ISOP-DAB型直流變壓器的輸入阻抗建模方法，包括：以變壓器中各DAB子模塊的功率為參量，建立直流母線輸入電流小信號模型以及變壓器總輸出電流小信號模型；建立所有DAB子模塊的功率指令之和的第一小信號模型以及所有DAB子模塊的輸入電壓之和的第二小信號模型；將所述第一小信號模型和所述第二小信號模型代入變壓器總輸出電流小信號模型，以對其進行更新，并根據更新后的變壓器總輸出電流小信號模型，建立變壓器總輸出電壓小信號模型；根據所述變壓器總輸出電壓小信號模型，推導出直流母線輸入電壓小信號模型；計算所述直流母線輸入電壓小信號模型與所述直流母線輸入電流小信號模型的比值，得到變壓器的輸入阻抗模型。

更進一步地，所述直流母線輸入電流小信號模型為：

其中，為直流母線輸入電流的小信號，G_vi為DAB子模塊的輸出電壓和輸入電流之間的傳遞函數，G_piin為DAB子模塊的標幺化傳輸功率與輸入電流之間的傳遞函數，為輸出電壓閉環控制器的傳遞函數，為變壓器總輸出電壓的小信號，為直流母線輸入電壓的小信號，M為變壓器中DAB子模塊的數量，Z_C為輸入電容的等效阻抗。

更進一步地，所述變壓器總輸出電流小信號模型為：