[发明专利]一种模块化电力电子变压器统一阻抗建模方法

说明书

本发明公开了一种模块化电力电子变压器统一阻抗建模方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、建立LLC小信号模型；步骤2、建立中压交流侧小信号模型；步骤3、建立低压直流侧小信号模型；步骤4、基于单级统一控制策略，建立控制环路小信号模型；步骤5、建立模块化电力电子变压器的闭环小信号模型；步骤6、基于闭环小信号模型推导直流侧阻抗表达式。本发明可建立CHB‑LLC型MPET闭环小信号模型；基于闭环小信号模型可推导出低压直流端口阻抗模型，对直流网阻抗稳定性分析具有重要意义。

技术领域

本发明属于电力电子系统建模技术领域，具体涉及一种模块化电力电子变压器统一阻抗建模方法。

背景技术

基于模块化电力电子变压器(Module Power Electronic Transformer,MPET)的交/直流混合微电网常见的问题就是直流母线电压振荡，主要原因是源变换器输出阻抗与负载变换器输入阻抗不匹配，阻抗分析法是解决或者防止这种问题出现的有效手段，而阻抗分析法的关键就是MPET端口阻抗模型。

发明内容

本发明的目的是提供一种模块化电力电子变压器统一阻抗建模方法，通过建立MPET的闭环小信号模型，推导出MPET端口阻抗模型，为直流网阻抗稳定性分析提供理论基础。

本发明采用的技术方案是，一种模块化电力电子变压器统一阻抗建模方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、建立四阶LLC小信号模型；

步骤2、建立中压交流侧小信号模型；

步骤3、建立低压直流侧小信号模型；

步骤4、基于单级统一控制策略，建立控制环路小信号模型；

步骤5、建立MPET闭环小信号模型；

步骤6、基于闭环小信号模型推导直流侧阻抗表达式。

本发明的特点还在于：

步骤1具体过程为：

LLC谐振变换器小信号模型采用三阶小信号模型：

式中，为谐振槽实部电流；为谐振槽虚部电流；为LLC谐振变换器直流侧电压；为LLC谐振变换器输入端口稳压电容上的电压；系数矩阵中各参数与LLC谐振变换器实际电路参数关系如下：

式中，L_m励磁电感；L_s谐振电感；C_s谐振电容；R_s是L_s和C_s的阻抗的模；ω_s开关角频率；R_ld为直流侧负载；n为变压器变比；

对LLC谐振变换器三阶小信号模型输入采用电压源进行分析，不考虑LLC输入电容的动态特性，MPET中LLC的输入相当于一个电流源，考虑输入电容的动态特性，在三阶小信号模型的基础上得到四阶LLC小信号模型：

其中，C₀表示LLC谐振变换器输出端口稳压电容；

由式(9)可得：

式中，