[发明专利]一种基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法

说明书

本申请适用于新型电力系统领域，提供了一种基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法，该方法包括：获取双有源桥变换器的电学参数；基于双有源桥变换器的电学参数，构建分数阶电容的分数阶等效电路模型，基于该分数阶等效电路模型确定分数阶电容的分数阶阶次；基于双有源桥变换器的电学参数和分数阶电容的分数阶阶次建立基于分数阶电容的双有源桥变化器的小信号模型；基于该双有源桥变化器的小信号模型得到基于分数阶电容的双有源桥变换器的分数阶模型。本申请的方法使控制器参数设计更加灵活，基于分数阶电容的双有源桥变换器模型方法搭建的元器件仿真模型更贴近元器件实际特性，基于此方法制造的电力电子设备在电力系统中应用更加可靠。

技术领域

本申请属于新型电力系统领域，尤其涉及一种基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法。

背景技术

双有源桥变换器是一种通过高频变压器隔离，实现能量双向流动的直流变换器，由于其拥有高功率密度、高效率、电气隔离、易于实现软开关等特性，在直流微网、电动汽车、柔性电力电子技术和柔性交直流输配电设备、可再生能源发电系统等新型电力系统领域得到越来越广泛的应用。

目前，现有新型电力系统中所使用双有源桥变换器的模型，是假定电感的微积分阶次是趋近于1的整数阶，这样的条件假设忽略了实际电容的分数阶本质，在双有源桥变换器中一般使用有电解电容，在较宽的工作频率和温度范围内，电解电容的等效串联电阻是不容忽视的影响性能因素。双有源桥变换器的建模方法通常可分为大信号建模和小信号建模，而这些建模方法一般都是在整数阶的基础上建立的，然而实际中的电容却是分数阶的，包含这类元件的电路系统特性必然会受到元件阶次的影响。并且在对实际电路进行分析时，特别是实际电容阶次比较低时，由整数阶电容模型所设计的控制器存在响应时间慢，超调量大，动态特性差等问题。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本申请实施例提供了一种基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法，建立了一种基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶模型，能够提高建模时电路系统的精确度。

本申请是通过如下技术方案实现的：

第一方面，本申请实施例提供了基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法，包括：

获取双有源桥变换器的电学参数；

基于双有源桥变换器的电学参数，构建分数阶电容的分数阶等效电路模型，基于分数阶电容的分数阶等效电路模型确定分数阶电容的分数阶阶次；

基于双有源桥变换器的电学参数和分数阶电容的分数阶阶次建立基于分数阶电容的双有源桥变化器的小信号模型；

基于分数阶电容的双有源桥变化器的小信号模型得到基于分数阶电容的双有源桥变换器的分数阶模型。

在第一方面的一种可能的实现方式中，获取双有源桥变换器的电学参数，包括：

获取双有源桥变换器中的变压器参数以及设定的电压增益；

基于变压器参数以及设定的电压增益，确定变压器变比和双有源桥变换器的输出电容。

在第一方面的一种可能的实现方式中，分数阶电容的分数阶等效电路模型表示为：

其中，C为实际电容的标称值，R_Ω代表实际电容的串联等效电阻，j为复变函数中的虚部，ω为角频率。

在第一方面的一种可能的实现方式中，获得串联等效电阻R_Ω和分数阶电容的阶次β，包括：

获取实际电容在预设频率范围内的阻抗数据；

基于阻抗数据，通过数值拟合方法获得分数阶电容的阶次β和串联等效电阻R_Ω。