一种电路导纳矩阵不变的双有源桥变换器仿真方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种电路导纳矩阵不变的双有源桥变换器仿真方法和系统，其中本发明专利技术的方法包括将双有源桥变换器等效为各支路均是电阻与历史电流源并联支路的等效电路；根据各项电路参数计算出系统导纳矩阵；检查开关变化情况，根据上一时步电路信息计算历史电流源；根据系统节点电压方程求解得到新的节点电压后求解支路电压和支路电流知道迭代结束。本发明专利技术通过计算出不随系统状态变化而变化的系统导纳矩阵，同时将开关变化反映在开关支路等效电流源中。仿真过程中，只需要更新开关支路的等效电流源，避免了重新计算系统导纳矩阵的开销，也避免了预计算大量系统导纳矩阵而需要的大内存。大内存。大内存。

【技术实现步骤摘要】
一种电路导纳矩阵不变的双有源桥变换器仿真方法和系统


[0001]本专利技术属于电力系统仿真
，具体涉及一种电路导纳矩阵不变的双有源桥变换器仿真方法和系统。

技术介绍

[0002]双有源桥DC
‑
DC变换器(Dual active bridge DC
‑
DC converter，DAB)是电力电子系统中一种常用的基本结构，可以实现灵活的直流变换，通过适当组合还能构成直流变压器、电动汽车充电桩等结构更加复杂、功能更加多样的设备。
[0003]近年来，随着中低压直流配电网的发展，双有源桥变换器的应用也越来越广泛。为了充分研究直流配电网的控制特性，往往需要对系统进行电磁暂态仿真。
[0004]然而由双有源桥变换器构成的电力电子电路，具有电气耦合紧密，非线性度高的特点。如果采用传统分离元件模型组合构建系统模型的方法，则仿真效率随着电力电子开关数量的增加而急剧降低。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在解决对含双有源桥变换器的系统进行电磁暂态仿真时，采用传统分离元件模型组合构建系统模型的方法，仿真效率随着电力电子开关数量的增加而急剧降低的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种电路导纳矩阵不变的双有源桥变换器仿真方法，包括如下步骤：
[0008]将双有源桥变换器的各个支路均等效为电阻与历史电流源并联的支路，以得到等效电路；
[0009]根据等效电路的各项电路参数计算出系统导纳矩阵；
[0010]检查开关变化情况，根据上一时步电路信息计算历史电流源；
[0011]根据系统节点电压方程求解得到新的节点电压；
[0012]求解支路电压和支路电流；
[0013]判断仿真是否结束，若否，则增加一步时间步长后重新检查开关变化情况并执行后续步骤，直至仿真结束。
[0014]进一步的，电路参数包括开关等效参数，开关等效参数的计算公式如下：
[0015][0016][0017]其中，e为自然常数，g为开关信号，n1/n2为变压器变比；I
g1x
，I'
g2x
为上一时步开关支路电流；V
g1x
(t
‑
dt)，V
′
g2x
(t
‑
dt)为上一时步开关支路电压。
[0018]进一步的，电路参数还包括电容等效参数，电容等效参数的计算公式如下：
[0019][0020][0021]式中，C1，C2为电容值，V
C1
(t
‑
dt)，V'
C2
(t
‑
dt)为上一时步电容支路电压。
[0022]进一步的，电路参数还包括电感等效参数，电感等效参数的计算公式如下：
[0023][0024][0025][0026]其中，L1，L2，L
m
，L
k
为电感值，I
L1
(t
‑
dt)，I
Lm
(t
‑
dt)，I'
L2
(t
‑
dt)为上一时步电感支路电流。
[0027]进一步的，系统节点电压方程具体为：
[0028]GV＝I
[0029]式中，G为系统导纳矩阵，V为节点电压向量，I为注入电流向量。
[0030]第二方面，本专利技术提供了一种电路导纳矩阵不变的双有源桥变换器仿真系统，包括：
[0031]等效单元，用于将双有源桥变换器的各个支路均等效为电阻与历史电流源并联的支路，以得到等效电路；
[0032]导纳矩阵计算单元，根据等效电路的各项电路参数计算出系统导纳矩阵；
[0033]仿真计算单元，用于检查开关变化情况，根据上一时步电路信息计算历史电流源；还用于根据系统节点电压方程求解得到新的节点电压；还用于求解支路电压和支路电流；还用于判断仿真是否结束，若否，则增加一步时间步长后重新进入索引单元，直至仿真结束。
[0034]进一步的，电路参数包括开关等效参数，开关等效参数的计算公式如下：
[0035][0036][0037]其中，e为自然常数，g为开关信号，n1/n2为变压器变比；I
g1x
，I'
g2x
为上一时步开关支路电流；V
g1x
(t
‑
dt)，V
′
g2x
(t
‑
dt)为上一时步开关支路电压。
[0038]进一步的，电路参数还包括电容等效参数，电容等效参数的计算公式如下：
[0039][0040][0041]式中，C1，C2为电容值，V
C1
(t
‑
dt)，V'
C2
(t
‑
dt)为上一时步电容支路电压。
[0042]进一步的，电路参数还包括电感等效参数，电感等效参数的计算公式如下：
[0043][0044][0045][0046]其中，L1，L2，L
m
，L
k
为电感值，I
L1
(t
‑
dt)，I
Lm
(t
‑
dt)，I'
L2
(t
‑
dt)为上一时步电感支
路电流。
[0047]进一步的，系统节点电压方程具体为：
[0048]GV＝I
[0049]式中，G为系统导纳矩阵，V为节点电压向量，I为注入电流向量。
[0050]综上，本专利技术提供了一种电路导纳矩阵不变的双有源桥变换器仿真方法和系统，其中本专利技术的方法包括将双有源桥变换器的各个支路均等效为电阻与历史电流源并联的支路，以得到等效电路；根据等效电路的各项电路参数计算出系统导纳矩阵；检查开关变化情况，根据上一时步电路信息计算历史电流源；根据系统节点电压方程求解得到新的节点电压；求解支路电压和支路电流；判断仿真是否结束，若否，则增加一步时间步长后重新检查开关变化情况并执行后续步骤，直至仿真结束。本专利技术通过计算出不随系统状态变化而变化的系统导纳矩阵，同时将开关变化反映在开关支路等效电流源中。仿真迭代过程中，开关状态变化后，只需要更新开关支路的等效电流源，避免了重新计算系统导纳矩阵的开销，也避免了预计算大量系统导纳矩阵而需要的大内存。由于DAB工作频率较高，开关状态变化频繁，因此本专利技术可以有效提高仿真效率。
附图说明
[0051]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电路导纳矩阵不变的双有源桥变换器仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：将双有源桥变换器的各个支路均等效为电阻与历史电流源并联的支路，以得到等效电路；根据所述等效电路的各项电路参数计算出系统导纳矩阵；检查开关变化情况，根据上一时步电路信息计算历史电流源；根据系统节点电压方程求解得到新的节点电压；求解支路电压和支路电流；判断仿真是否结束，若否，则增加一步时间步长后重新检查开关变化情况并执行后续步骤，直至仿真结束。2.根据权利要求1所述的电路导纳矩阵不变的双有源桥变换器仿真方法，其特征在于，所述电路参数包括开关等效参数，所述开关等效参数的计算公式如下：所述电路参数包括开关等效参数，所述开关等效参数的计算公式如下：其中，e为自然常数，g为开关信号，n1/n2为变压器变比；I
g1x
，I'
g2x
为上一时步开关支路电流；V
g1x
(t
‑
dt)，V'
g2x
(t
‑
dt)为上一时步开关支路电压。3.根据权利要求2所述的电路导纳矩阵不变的双有源桥变换器仿真方法，其特征在于，所述电路参数还包括电容等效参数，所述电容等效参数的计算公式如下：所述电路参数还包括电容等效参数，所述电容等效参数的计算公式如下：式中，C1，C2为电容值，V
C1
(t
‑
dt)，V'
C2
(t
‑
dt)为上一时步电容支路电压。4.根据权利要求3所述的电路导纳矩阵不变的双有源桥变换器仿真方法，其特征在于，所述电路参数还包括电感等效参数，所述电感等效参数的计算公式如下：
其中，L1，L2，L
m
，L
k
为电感值，I
L1
(t
‑
dt)，I
Lm
(t
‑
dt)，I'
L2
(t
‑
dt)为上一时步电感支路电流。5.根据权利要求1所述的电路导纳矩阵不变的双有源桥变换器仿真方法，其特征在于，所述系统节点电压方程具体为：GV＝I式中，G为系统导纳矩阵，V为节点电压向量，I为注入电流向量。6.一种电路导纳矩阵不变的双有源桥变换器仿真系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨锐雄，陈建福，唐捷，陈勇，曹安瑛，谭湛，顾延勋，程旭，吴宏远，曹健，黄玥，薛健斌，覃佳奎，凌华保，龚文明，韦甜柳，杨双飞，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司珠海供电局，
类型：发明
国别省市：