[发明专利]一种DAB型直流变换器高频阻抗等值建模方法

说明书

本发明属于柔性直流配电系统故障定位技术领域，尤其涉及一种DAB型直流变换器高频阻抗等值建模方法，包括：对DAB型直流变换器中的单个DAB模块进行分析，将开关器件等效为电阻元件，并忽略开关过程的影响；利用系统故障时所产生的阶跃信号作为高频源，分析故障后直流变换器的高频阻抗回路，推导得出其高频阻抗表达式。具体包括：首先将回路中高频变压器进行等效，并将参数都折算到高压侧，建立变压器两耦合线圈之间的电压与电流的关系式；再根据高频变压器的结构和参数，推导出变压器T型等效电路中的各电路参数，并折算到高压侧，得到其等效电路。本发明解决了电力电子器件给系统带来的非线性特征，获得的模型具有很高的精度。

技术领域

本发明属于柔性直流配电系统故障定位技术领域，尤其涉及一种DAB型直流变换器高频阻抗等值建模方法。

背景技术

近年来，规模化的分布式电源、电动汽车等柔性负荷通过电力电子换流设备并入配电网已成为发展趋势，直流配电系统以其换流环节少、结构简单、转换效率高、供电半径及容量大、经济性好等优势，成为国内外研究和发展的热点课题。在柔性直流配电系统中，直流环节呈现出强电力电子化特征，网络的不同拓扑结构、不同控制策略都会对故障特征产生影响，其故障电流衰减分量丰富，没有恒定的故障分量，进而导致直流环节故障后的特征不明确，故障暂态过程相对复杂且非线性特征较强，难以准确提取并分析故障特征。

目前国内外关于直流变换器故障特性的研究分析较少，有学者针对电力电子变压器直流端口极间短路进行了故障特性分析，给出了故障后端口电压和短路电流的表达式，但并未对直流变换器进行模型等效。大多数直流系统的故障定位方法也都是通过对故障后的电气量进行解析来进行的，并未真正解决直流变换器给系统带来的非线性问题。因此，有必要对直流变压器的故障回路进行研究，分析开关器件所带来的影响，解决系统中出现的非线性问题，提出一种不受开关器件状态影响的直流变换器线性等值模型。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种DAB型直流变换器高频阻抗等值建模方法，包括：

步骤1：对DAB型直流变换器中的单个DAB模块进行分析，将开关器件等效为电阻元件，并忽略开关过程的影响；

步骤2：利用系统故障时所产生的阶跃信号作为高频源，分析故障后直流变换器的高频阻抗回路，推导得出其高频阻抗表达式。

所述步骤2具体包括：

首先将回路中高频变压器进行等效，并将参数都折算到高压侧，建立变压器两耦合线圈之间的电压与电流的关系式；再根据高频变压器的结构和参数，推导出变压器T型等效电路中的各电路参数，并折算到高压侧，得到其等效电路。

所述步骤2还包括：利用系统故障后所产生的高频电气量作为源，分析故障后系统中的高频信号通路，将通路中的开关器件部分等效成恒定的电阻，并将回路中的变压器用化简出来的T型电路代替，得到单个DAB模块的高频等效模型，获得从高压侧看进去的高频阻抗表达式。

所述步骤2还包括：忽略变压器T型等效电路中的阻抗参数L₁₂后对单个DAB模块的高频等值阻抗进一步简化，最终得到多个DAB模块等效电路串联连接后的整个直流变换器高频等值阻抗。

所述等效电路为桥臂电阻、变压器阻抗以及低压侧支撑电容串联起来之后再和高压侧电容并联。

本发明的有益效果：

(1)分析得到等值模型不受系统发生双极短路故障时桥臂的开关状态的影响；

(2)解决了电力电子器件给系统带来的非线性特征，将系统线性化，获得的模型具有很高的精度，有利于柔性直流系统故障特性及故障定位技术的分析。

附图说明

图1为本发明的DAB型直流变换器高频阻抗建模方法流程图；