一种变换器的共模等效电路的建模方法技术

本发明专利技术属于等效电路建模技术领域，涉及变换器，具体为一种变换器的共模等效电路的建模方法，具体为首先建立变换器拓扑的数学模型；然后选择系统中参考点p，定义变换器系统对任意一点p的共模电压表达式；最后结合变换器数学模型及所述的共模电压表达式，形成变换器通用共模等效电路；如果是复杂电力系统中多桥臂变换器的共模等效电路的话，则先根据需求拆分变换器多桥臂拓扑，并建立各自的数学模型。该方法具有普遍性。本发明专利技术将共模差模混合的电力系统模型直接转换为其相应的共模等效电路，可拓展应用于复杂电力系统中多桥臂共模等效电路模型的建立。路模型的建立。路模型的建立。

【技术实现步骤摘要】
一种变换器的共模等效电路的建模方法


[0001]本专利技术属于等效电路建模
，涉及变换器，具体为一种变换器的共模等效电路的建模方法。

技术介绍

[0002]双向交直流变换器作为连接交流电网与直流微网的核心设备，为减少成本、体积和功率损耗，使用非隔离型变换器。由于变换器的开关器件的高频通断，交直流侧相互耦合，产生较大的共模电压及漏电流。为了实现交直流共模电压解耦，现有技术通常会采用增加额外桥臂的改进拓扑、共模滤波器或者交直流共地拓扑等方法。共模等效模型的建立关键在于共模电压的描述，目前不同种类的共模解耦拓扑往往对应多种共模等效模型的建立方式，比如专利CN202210149386.7“一种两电平逆变器共模电压抑制方法及系统”中，共模电压定义为逆变器中点相对于直流母线分裂电容器中点；专利CN201610235786.4“一种光伏发电系统中光伏组件对地共模电压抑制系统”采用光伏板对地正、负极直流母线电压描述共模电压；专利CN201610043958.8“三相共模滤波电路及滤波器”建立了含有共模滤波器的共模等效模型，将交直流中点对地电压定义为共模电压。这些共模等效模型的建立方式缺乏通用性。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在解决目前变换器的共模等效电路的建模方法缺乏通用性的技术问题，提供了一种变换器的共模等效电路的建模方法。
[0004]本专利技术解决其技术问题采用的技术手段是：一种变换器的共模等效电路的建模方法，采用两电平三相全桥变换器电路拓扑结构，其包括交流电网模型和变换器模型，变换器模型包括相并联的第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，第一桥臂包括相串联的第一开关管S
ap
和第二开关管S
an
，第二桥臂包括相串联的第三开关管S
bp
和第四开关管S
bn
，第三桥臂包括相串联的第五开关管S
cp
和第六开关管S
cn
，三条桥臂并联后形成直流侧母线的正负两端，直流侧正负压母线之间还并联有直流侧滤波电容C
dc
，直流侧母线的正负两端上分别并联有直流侧对地寄生电容C
s
；交流电网模型包括三相交流电源v
ga
、v
gb
和v
gc
，三相交流电源的负端星形连接，正端分别依次串联电网侧滤波电感L
s
、馈线电阻R
s
和变换器侧滤波电感L
fds
后连接至第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂的中点，每一条交流电源支路还并联有电网侧对地寄生电容C
g
；所述建模方法包括以下步骤：
[0005]通过基尔霍夫电压定律KVL可得公式(1)：
[0006][0007]式中x∈{a,b,c}，p为变换器模型的任意参考点，将a、b、c带入式(1)后，三式联立解得：
[0008][0009]结合共模电压、电流的定义，则三相变换器的共模电压v
CM
和i
CM
分别为：
[0010]i
CM
＝i
a
+i
b
+i
c
，将v
CM
和i
CM
带入公式(2)即可得到两 电平三相全桥变换器的共模等效模型为公式(3)：
[0011]当变换器模型的p点取变换器直流负母线作参考点时，共模电压的表达式中v
ap
、v
bp
、v
cp
分别转化为v
San
、v
Sbn
、v
Scn
，则共模电压的表达式为：式中v
San
、v
Sbn
、v
Scn
分别为第二开关管S
an
、第四开关管S
bn
、第六开关管S
cn
上的电压。
[0012]本申请还提供了一种变换器的共模等效电路的建模方法，采用两电平三相四桥臂变换器电路拓扑结构，两电平三相四桥臂变换器电路拓扑结构分为两电平三相全桥变换器电路拓扑结构和中线桥臂电路拓扑结构；两电平三相全桥变换器电路拓扑结构包括交流电网模型和变换器模型，变换器模型包括相并联的第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，第一桥臂包括相串联的第一开关管S
ap
和第二开关管S
an
，第二桥臂包括相串联的第三开关管S
bp
和第四开关管S
bn
，第三桥臂包括相串联的第五开关管S
cp
和第六开关管S
cn
，三条桥臂并联后形成直流侧母线的正负两端，直流侧正负压母线之间还并联有分裂电容支路，分裂电容支路是由第一分裂电容C1和第二分裂电容C2串联而成的，直流侧母线的正负两端分别并联有直流侧对地寄生电容C
s
；交流电网模型包括三相交流电源v
ga
、v
gb
和v
gc
，三相交流电源的负端星形连接后接地，正端分别依次串联电网侧滤波电感L
s
、馈线电阻R
s
和变换器侧滤波电感L
fds
后连接至第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂的中点，每一条交流电源支路还并联有电网侧对地寄生电容C
g
；中线桥臂电路拓扑结构包括电感L
N
、并联至直流侧正负压母线两端的第四桥臂以及分裂电容支路，第四桥臂包括相串联的第七开关管S
np
和第八开关管S
nn
，电感L
N
的一端连接至第七开关管S
np
和第八开关管S
nn
中间，电感L
N
的另一端连接至第一分裂电容C1和第二分裂电容C2中间后与三相交流电源的负端相连；所述建模方法包括以下步骤：
[0013]首先，关于两电平三相全桥变换器电路拓扑结构，通过基尔霍夫电压定律KVL可得公式(4)：
[0014][0015]式中x∈{a,b,c}，p为变换器模型的任意参考点，将a、b、c带入式(4)后，三式联立解得：
[0016][0017]结合共模电压、电流的定义，则三相变换器的共模电压v
CM
和i
CM
分别为：i
CM
＝i
a
+i
b
+i
c
；将v
CM
和i
CM
带入公式(5)即可得到两电平三相全桥变换器的共模等效模型为公式(6)：
[0018][0019]其次，关于中线桥臂电路拓扑结构，通过基尔霍夫电压定律KVL可得公式(7)：
[0020][0021]公式(7)中，x∈{a,b}，p为中线桥臂的任意参考点，将a、b带入式(7)后，联立二式解得公式(8)：
[0022][0023]由共模电压定义可知带入公式(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变换器的共模等效电路的建模方法，其特征在于，采用两电平三相全桥变换器电路拓扑结构，其包括交流电网模型和变换器模型，变换器模型包括相并联的第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，第一桥臂包括相串联的第一开关管S
ap
和第二开关管S
an
，第二桥臂包括相串联的第三开关管S
bp
和第四开关管S
bn
，第三桥臂包括相串联的第五开关管S
cp
和第六开关管S
cn
，三条桥臂并联后形成直流侧母线的正负两端，直流侧正负压母线之间还并联有直流侧滤波电容C
dc
，直流侧母线的正负两端上分别并联有直流侧对地寄生电容C
s
；交流电网模型包括三相交流电源v
ga
、v
gb
和v
gc
，三相交流电源的负端星形连接，正端分别依次串联电网侧滤波电感L
s
、馈线电阻R
s
和变换器侧滤波电感L
fds
后连接至第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂的中点，每一条交流电源支路还并联有电网侧对地寄生电容C
g
；所述建模方法包括以下步骤：通过基尔霍夫电压定律KVL可得公式(1)：式中x∈{a,b,c}，p为变换器模型的任意参考点，将a、b、c带入式(1)后，三式联立解得：结合共模电压、电流的定义，则三相变换器的共模电压v
CM
和i
CM
分别为：i
CM
＝i
a
+i
b
+i
c
，将v
CM
和i
CM
带入公式(2)即可得到两电平三相全桥变换器的共模等效模型为公式(3)：2.根据权利要求1所述的一种变换器的共模等效电路的建模方法，其特征在于，当变换器模型的p点取变换器直流负母线作参考点时，共模电压的表达式中v
ap
、v
bp
、v
cp
分别转化为v
San
、v
Sbn
、v
Scn
，则共模电压的表达式为：式中v
San
、v
Sbn
、v
Scn
分别为第二开关管S
an
、第四开关管S
bn
、第六开关管S
cn
上的电压。3.一种变换器的共模等效电路的建模方法，其特征在于，采用两电平三相四桥臂变换器电路拓扑结构，两电平三相四桥臂变换器电路拓扑结构分为两电平三相全桥变换器电路拓扑结构和中线桥臂电路拓扑结构；两电平三相全桥变换器电路拓扑结构包括交流电网模型和变换器模型，变换器模型包括相并联的第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，第一桥臂包括相串联的第一开关管S
ap
和第二开关管S
an
，第二桥臂包括相串联的第三开关管S
bp
和第四开关管S
bn
，第三桥臂包括相串联的第五开关管S
cp
和第六开关管S
cn
，三条桥臂并联后形成直流侧母线的正负两端，直流侧正负压母线之间还并联有分裂电容支路，分裂电容支路是由第一分裂电容C1和第二分裂电容C2串联而成的，直流侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，张馨方，韩肖清，张佰富，崔旋，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：