[发明专利]基于谐波状态空间的单相PWM整流器稳定性评估方法

权利要求书

1.一种基于谐波状态空间的单相PWM整流器稳定性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据单相PWM整流器的系统配置，建立整个系统的状态空间模型，所述系统的状态空间模型包含锁相环和电网侧阻抗；

所述单相PWM整流器包括主电路配置及其控制器；所述单相PWM整流器的主电路包含电网侧阻抗、输入滤波电感、单相H桥电路、直流侧滤波电容及负载；所述单相PWM整流器的控制器包含锁相环、外层直流电压控环路和内层电流控制环路；

2)根据系统的状态空间模型，解析获得系统的稳态运行轨迹；

3)在系统稳态时间周期运行轨迹附近施加小信号干扰，在系统稳态时间周期运行轨迹附近对系统状态空间模型进行线性化，得到系统小信号时间周期模型；

4)利用得到的系统小信号时间周期模型，通过Toeplitz变换得到系统的Toeplitz矩阵；

5)利用系统的Toeplitz矩阵对系统稳定性进行评估，根据评估结果进行单相PWM整流器控制参数设计。

2.根据权利要求1所述的基于谐波状态空间的单相PWM整流器稳定性评估方法，其特征在于，所述步骤1)中，根据单相PWM整流器的系统配置，建立整个系统的状态空间模型，具体如下：

1.1)根据单相PWM整流器的主电路配置，考虑电网侧阻抗，获得主电路电压方程和功率守恒方程；

1.2)根据主电路电压方程和功率守恒方程获得单相PWM整流器交流侧输入电压表达式；

1.3)针对单相PWM整流器的控制器中的锁相环，选取状态变量，推导其数学模型；

1.4)针对单相PWM整流器的控制器中的外层电压控制环路，选取合适的状态变量，推导其数学模型；

1.5)针对单相PWM整流器的控制器中的内层电流控制环路，选取合适的状态变量，推导其数学模型；

1.6)综合步骤1.1)至1.5)的表达式，得到包含电网侧阻抗和锁相环的整个单相PWM整流器的状态空间模型。

3.根据权利要求1所述的基于谐波状态空间的单相PWM整流器稳定性评估方法，其特征在于，所述步骤2)中根据系统的状态空间模型，解析获得系统的稳态运行轨迹为对系统状态空间模型进行线性化，对系统的稳态轨迹进行求解。

4.根据权利要求1所述的基于谐波状态空间的单相PWM整流器稳定性评估方法，其特征在于，所述步骤5)中，根据Toeplitz矩阵得到系统的谐波状态空间模型的状态矩阵A-N，其中，N＝blkdiag{jkω_TE}，为对角矩阵，系统的谐波状态空间模型的状态矩阵A-N的特征根即可用于评估系统的稳定性。