基于电力电子变压器系统传导干扰特性仿真模型测试方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于电力电子变压器系统传导干扰特性仿真模型测试方法，包括以下步骤：建立系统整流级模型；采用双有源桥DC/DC变换器结构通过移相控制的方法建立系统隔离级模型；通过系统整流级模型和系统隔离级模型在仿真软件中构建运行仿真模型；考虑电力电子变压器系统中无源器件的高频模型，提取电路结构中的主要寄生参数，建立电力电子变压器系统传导干扰的高频仿真模型；在高频仿真模型中设置第一阻容支路和第二阻容支路测量传导干扰。与现有技术相比，本发明专利技术能够方便快捷地对包含两个及以上功率转换环节的PET系统进行传导干扰的仿真测试，同时也可以测试同一个系统内部不同的功率转换环节单独产生的传导干扰特性，且准确度高。

【技术实现步骤摘要】
基于电力电子变压器系统传导干扰特性仿真模型测试方法
本专利技术涉及电力电子变压器系统仿真领域，尤其是涉及一种基于电力电子变压器系统传导干扰特性仿真模型测试方法。
技术介绍
近年来，电力电子技术迅速发展，越来越多的电力电子变换器应用到了电力系统领域中，分布在电能产生、传输、配用的各个环节，使得电力系统将面临着许多新的要求和挑战。对此，传统的工频变压器因其功能单一的缺点将难以满足要求，而电力电子变压器(PowerElectronicTransformer,PET)凭借其独特的结构和出色的功能得到了迅速的发展，得到了学术界和工业界的广泛认可。如图1所示，为基于PET的轨道交通驱动系统。然而，PET采用电力电子变换技术实现电能传输，系统本身作为一种复杂的功率变换装置，为了实现控制的灵活性及运行的高效率常采用脉宽调制的方式，在调制过程中半导体器件快速的开关动作会形成瞬变的电压、电流，该电压电流会通过主电路、杂散电场耦合、杂散磁场耦合等多种方式直接传递到电网中，对PET本身以及电网中相连的其他设备产生电磁干扰，带来一系列的负面影响。相对于传统功率变换器的结构，PET系统内部包含不只一种功率转换环节，且系统内部不同级所产生的传导干扰特性也不尽相同，因此其传导干扰的问题将更加的严重目前学术界和工业界针对PET的研究大多集中在系统控制及拓扑研究等方面，有关PET传导干扰的技术研究比较缺少。而在关于PET传导干扰的技术研究方面主要存在以下问题：1、现有的仿真模型只能针对较为简单的单级功率变换器结构，缺乏对类似PET这种较为复杂的系统进行相关传导干扰的模型建立；2、针对传导干扰的仿真测试方法不能直接应用在多级系统的干扰测试中，如在PET系统的直流侧，与系统的整流级和隔离级都直接相连，若想得到此处的传导干扰，外加LISN(LinearImpendenceStabilizationNetwork)测量时将不可避免地旁路掉某一侧产生的传导干扰，从而导致测量结果不符实际。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于电力电子变压器系统传导干扰特性仿真模型测试方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于电力电子变压器系统传导干扰特性仿真模型测试方法，包括以下步骤：S1、通过PWM整流器式结构建立系统整流级模型；S2、采用双有源桥DC/DC变换器结构，同时通过移相控制的方法建立系统隔离级模型；S3、通过系统整流级模型和系统隔离级模型在Saber仿真软件中构建整个电力电子变压器系统的运行仿真模型，进行电子变压器系统的仿真运行；S4、考虑电力电子变压器系统中无源器件的高频模型，提取电路结构中的主要寄生参数，在Saber仿真软件中建立个电力电子变压器系统传导干扰的高频仿真模型；S5、在高频仿真模型中设置第一阻容支路和第二阻容支路测量系统整体电压输入侧的传导干扰和内部直流侧的传导干扰。进一步地，所述的第一阻容支路包括第一电阻R1，第二电阻R2、第一电容C1和第二电容C2，所述的第一电阻R1两端分别连接高频仿真模型的电压输入侧和整流级的输入端，并且第一电阻R1的一端通过第一电容C1接地，第一电阻R1的另一端通过第二电容C2和第二电阻R2接地，第二电阻R2两端的电压即为系统整体电压输入侧的传导干扰。进一步地，所述的第二阻容支路包括第三电阻R3和第三电容C3，所述的第三电容C3的一端连接高频仿真模型的整流级和隔离级，另一端通过第三电阻R3接地，第三电阻R3两端的电压即为系统整体内部直流侧的传导干扰。进一步地，该测试方法还包括：在高频仿真模型中令隔离级桥臂中点的对地电容为整流级桥臂中点的对地电容的1/100，此时通过第一阻容支路测量的系统整体电压输入侧的传导干扰即为整流级单独产生的传导干扰；进一步地，该测试方法还包括：在高频仿真模型中令整流级桥臂中点的对地电容为隔离级桥臂中点的对地电容的1/100，此时通过第二阻容支路测量的系统整体内部直流侧的传导干扰即为隔离级单独产生的传导干扰。进一步地，所述的系统整流级模型表达式为：Uxo＝Udc×Sxi+uNox∈(a,b,c)其中，L为网侧电感器，C为直流侧电容，isa、isb、isc为三相输入电流，Udc为直流侧电压，R为电路中的等效损耗电阻，Uao、Ubo、Uco为各桥臂的中点电位，Sai、Sbi、Sci为桥臂开关管的开关函数，uNo为中性点电位，esa、esb、esc为三相输入电压，iout为输出电流。进一步地，步骤S4中，无源器件包括电阻、电容、电感和变压器。进一步地，步骤S4中，主要寄生参数包括交直流母线的电感电容参数，以及开关器件所加装的散热器对地的寄生电容参数。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术通过分别建立整流级模型和隔离级模型，然后结合无源器件的高频模型，实现了建立电力电子变压器系统传导干扰的高频仿真模型。在模型的建立过程中，不需要对PET系统的硬件平台做任何的变动，利用该模型进行系统传导干扰的仿真分析时，只需要调节模型的仿真参数，不会增加系统的硬件成本。2、本专利技术能够方便快捷地对包含两个及以上功率转换环节的PET系统进行传导干扰的仿真测试，同时也可以测试同一个系统内部不同的功率转换环节单独产生的传导干扰特性，便于后续分析。在进行PET系统整体内部直流侧传导干扰的仿真测量时，不会旁路掉整流级或者隔离级产生的干扰从而保证所得到结果的正确性。3、通过本专利技术能够在PET系统设计之初对其系统整体及内部各个功率转换环节传导干扰的特性进行分析研究，可以有效地得到PET系统整体及内部传导干扰的具体作用机理，从而可以由针对性地进行系统电磁兼容方面的设计，减少后期相关的开发成本并缩短研发周期。附图说明图1为基于PET的轨道交通驱动系统示意图。图2为典型的PET结构示意图。图3三相PWM整流器结构示意图。图4为隔离级DAB的拓扑结构示意图。图5为隔离级DAB的工作阶段图。图6为实际电阻的阻抗特性示意图。图7为实际电容的阻抗特性示意图。图8为实际电感的阻抗特性示意图。图9为母线结构示意图。图10为典型的LISN结构示意图。图11a为第一阻容支路的结构示意图。图11b为第二阻容支路的结构示意图。图12为PET整体系统内部直流侧的共模和差模干扰特性示意图。图13为不同整流级桥臂中点对地电容时的共模干扰特性示意图。图14为不同隔离级桥臂中点对地电容时的共模干扰特性示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。本实施例提供了一种基于电力电子变压器系统(PET)传导干扰特性仿真模型的测试方法。本实施例可以在保证PET系统在正常本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电力电子变压器系统传导干扰特性仿真模型测试方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、通过PWM整流器式结构建立系统整流级模型；/nS2、采用双有源桥DC/DC变换器结构，同时通过移相控制的方法建立系统隔离级模型；/nS3、通过系统整流级模型和系统隔离级模型在Saber仿真软件中构建整个电力电子变压器系统的运行仿真模型，进行电子变压器系统的仿真运行；/nS4、考虑电力电子变压器系统中无源器件的高频模型，提取电路结构中的主要寄生参数，在Saber仿真软件中建立个电力电子变压器系统传导干扰的高频仿真模型；/nS5、在高频仿真模型中设置第一阻容支路和第二阻容支路测量系统整体电压输入侧的传导干扰和内部直流侧的传导干扰。/n

【技术特征摘要】
20200310 CN 20201016208441.一种基于电力电子变压器系统传导干扰特性仿真模型测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过PWM整流器式结构建立系统整流级模型；
S2、采用双有源桥DC/DC变换器结构，同时通过移相控制的方法建立系统隔离级模型；
S3、通过系统整流级模型和系统隔离级模型在Saber仿真软件中构建整个电力电子变压器系统的运行仿真模型，进行电子变压器系统的仿真运行；
S4、考虑电力电子变压器系统中无源器件的高频模型，提取电路结构中的主要寄生参数，在Saber仿真软件中建立个电力电子变压器系统传导干扰的高频仿真模型；
S5、在高频仿真模型中设置第一阻容支路和第二阻容支路测量系统整体电压输入侧的传导干扰和内部直流侧的传导干扰。


2.根据权利要求1所述的基于电力电子变压器系统传导干扰特性仿真模型测试方法，其特征在于，所述的第一阻容支路包括第一电阻R1，第二电阻R2、第一电容C1和第二电容C2，所述的第一电阻R1两端分别连接高频仿真模型的电压输入侧和整流级的输入端，并且第一电阻R1的一端通过第一电容C1接地，第一电阻R1的另一端通过第二电容C2和第二电阻R2接地，第二电阻R2两端的电压即为系统整体电压输入侧的传导干扰。


3.根据权利要求1所述的基于电力电子变压器系统传导干扰特性仿真模型测试方法，其特征在于，所述的第二阻容支路包括第三电阻R3和第三电容C3，所述的第三电容C3的一端连接高频仿真模型的整流级和隔离级，另一端通过第三电阻R3接地，第三电阻R3两端的电压即为系统整体内部直流侧的传导干...

【专利技术属性】
技术研发人员：康劲松，朱玺元，陈涛，梁玉，毛中亚，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31