[发明专利]级联H桥型电力电子变压器功率模块电磁暂态仿真系统

说明书

一种级联H桥型电力电子变压器功率模块电磁暂态仿真系统系统，由第(一)部分AC/DC变换器仿真系统、第(二)部分原边电容仿真系统、第(三)部分高频隔离型DC/DC变换器仿真系统和第(四)部分副边电容仿真系统组成。该系统可降低功率模块仿真电路节点导纳矩阵的维数，并且避免高频开关动作导致仿真电路节点导纳矩阵参数频繁切换，提高功率模块电磁暂态仿真速度。本发明采用两种不同的时间尺度进行仿真，依据功率模块多种开关频率的特性采用不同时间尺度仿真计算，进一步提高功率模块电磁暂态仿真速度。

技术领域

本发明涉及一种级联H桥型电力电子变压器功率模块的仿真系统。

背景技术

电力电子变压器(Power Electronic Transformer，PET)又称固态变压器(SolidState Transformer,SST)和柔性变压器(Flexible Transformer,FT)，是通过电力电子变换电路进行电能变换，并采用中高频变压器进行磁耦合与隔离的电能变换装置。它具有灵活的交直流电能变换、能量流向可控、功率因素可调、无功补偿、谐波补偿和快速主动保护等优点，在能源互联网及智能电网中具有较好的应用。

在中高压应用领域，级联H桥型电力电子变压器是研究较为广泛的典型拓扑之一，级联H桥型电力电子变压器由多个功率模块采用交流侧串联直流侧并联方式连接构成。级联H桥型电力电子变压器每个功率模块主要包括AC/DC变换器和高频隔离型DC/DC变换器两个环节，AC/DC变换器主要实现高压侧电压的交直流变换，高频隔离型DC/DC变换器由高频变压器实现电压等级变换和电气隔离。由于级联H桥型电力电子变压器交流侧可实现多电平电压输出，因此对于50赫兹电网其单个AC/DC变换器的开关频率可相对较低，通常为几百赫兹。为了减小级联H桥型电力电子变压器中高频变压器的体积，高频隔离型DC/DC变换器开关频率相对较高，通常为几千赫兹。当对级联H桥型电力电子变压器功率模块进行电磁暂态仿真时，为了体现高频隔离型DC/DC变换器高频电磁暂态特性其仿真步长较短，因此较难实现大规模级联H桥型电力电子变压器离线或者实时仿真。CN104866656A提出了一种H桥型MMC换流器的桥臂等效电路，该方法仅适用H桥拓扑结构功率模块换流器的快速仿真，而级联H桥型电力电子变压器功率模块包括H桥和高频隔离型DC/DC变换器两个环节。CN109271698A提出了一种谐振型双有源桥变换器建模方法，该方法只是在平均值系统基础上建立谐振型双有源桥变换器的小信号系统，其无法实现级联H桥型电力电子变压器功率模块的电磁暂态仿真。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的缺点，提出一种级联H桥型电力电子变压器功率模块多时间尺度电磁暂态仿真系统，本发明可提高级联H桥型电力电子变压器功率模块的仿真速度。