[发明专利]一种基于“黑箱”DC/DC变换器的等效阻抗建模方法

说明书

本发明提出一种基于“黑箱”DC/DC变换器的等效阻抗建模方法，基于扫频结果选取主导特征频段，并在该频段内选取采样点；基于二阶传递函数进行“黑箱”DC/DC变换器一次建模；基于全频段一致性建立最终的等效模型。本发明的方法适用于实际系统变换器的有效建模，在变换器电路结构、零极点个数等关键电路信息未知的情况下，仅根据扫频结果，获得变换器的等效模型；等效模型用于系统稳定性分析时，与系统实际传递函数吻合度较高，适用于有建模或分析需求的含“黑箱”DC/DC变换器的直流配电网场景，对于掌握变换器接入对系统稳定性的影响，分析系统交互特性，预测可能出现的谐振点，改善电网电能质量等具有重要意义。

技术领域

本发明属数据辨识技术领域，特别是涉及一种基于“黑箱”DC/DC变换器的等效阻抗建模方法。

背景技术

随着“双碳”目标的设定及柔性直流输电、电力电子变压器等技术的快速发展，直流配电网展现出其供电容量大、线路损耗小、更适于分布式电源接入等优势。分布式电源接入所带来的降低系统阻尼，与配电网中的恒功率负载发生交互作用，可能引起宽频振荡、谐振，降低系统的稳定性等问题。在实际系统中，由于商业竞争、用户信息保护等因素，部分变换器的电路参数、拓扑结构、控制方式等信息不能完全公开，导致部分DC/DC变换器呈现“黑箱”状态，不利于系统建模和稳定性分析。合理、准确地建立变换器的等效模型，能为提升系统稳定性、研究交互作用规律提供科学依据。

目前“黑箱”DC/DC变换器建模方法较少，现有建模方法有适用于所有直流功率变换装置的标准通用电路模型，通过一次全频带、融合扫频测量即可得到传递函数模型等。大部分的建模方法只分析装置本身的谐振特性，无法评估装置接入对系统稳定性的影响，无法建立全频段等值阻抗模型。

建模的目的在于分析配电网的交互作用和各模块之间的相互影响，为分布式能源接入后深入分析直流配电网变换器之间的稳定性和谐振分析、电能质量研究提供模型支撑。因此，适用、合理的“黑箱”DC/DC变换器的等效阻抗建模方法对分析直流配电网交互特性、提高配电网稳定性、改善直流配电网电能质量等具有重要意义。

鉴于此，本发明提出了一种基于“黑箱”DC/DC变换器的等效阻抗建模方法，克服了现有配电网中大量电路拓扑或参数等信息未知的“黑箱”DC/DC变换器建模的问题，可用于实际系统的DC/DC变换器等效阻抗建模。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于“黑箱”DC/DC变换器的等效阻抗建模方法。运用本发明中的等效阻抗建模方法，能够在电路拓扑、零极点个数等关键信息不完整的条件下获取DC/DC变换器等效传递函数及频域特征量。

为实现此目的，本发明采用如下技术方案。

一种基于“黑箱”DC/DC变换器的等效阻抗建模方法，包括：

A、基于扫频结果选取主导特征频段，并基于该频段选取采样点；

B、基于二阶传递函数进行“黑箱”DC/DC变换器一次建模；

C、基于全频段一致性建立最终的等效模型。

进一步，所述步骤A包括：

步骤A1：根据扫频结果绘制Bode图，选取Bode图中存在波峰或幅值相位变化明显的频段，得到主导特征频段；

步骤A2：根据Bode图中的主导特征频段，采用穷举法，对所述主导特征频段内所有采样点进行组合，每个组合包括三个采样点。

进一步，所述步骤B包括：

步骤B1、基于二阶传递函数的采样点解的计算

根据二阶传递函数公式确定所选采样点对应的唯一解，实现对“黑箱”DC/DC变换器选取采样点的频段的一次建模，公式表示如下：