【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ac-dc变流器的建模技术以及状态监测领域，特别是涉及基于数字孪生的单相pwm整流器在线参数辨识方法。
技术介绍
1、单相脉宽调制(pulse width modulation, pwm)整流器具有网侧功率因数高和电流谐波小等优点，被广泛应用于新能源发电、不间断电源及铁路机车牵引等领域。
2、pwm整流器在运行过程中发生故障是难以避免的，而在一些特定的应用场景下，故障若不能及时排查将会造成严重的后果，例如在列车牵引环节中，若整流器出现故障将会影响列车的安全运行。整流器的故障可分为两类：
3、（1）由于器件承受过大的应力导致的器件瞬间损坏；
4、（2）由于器件逐步老化影响了器件的性能最终导致整流器出现故障。
5、故障（1）属于结构型故障，短时间内电压电流产生较大波动，故障特征明显，可通过故障诊断方法识别故障类型与位置，目前已有广泛的研究。故障（2）属于参数型故障，器件老化过程是缓慢的，当老化达到某临界状态时器件将会彻底失效，这也将导致结构型故障的发生。在器件老化过程中，其内部参数会发生变化，譬如电容器的电容值、电感器的电感值、功率半导体的寄生电阻等参数均会随着器件的老化发生改变。通过参数辨识方法可监测各元器件的老化过程，根据参数辨识结果自适应调整控制策略或对元器件进行维护，可增强系统的健康状态管理能力，显著提升系统的可靠性。
6、现有技术中提出了一种基于逆向卡尔曼滤波的电力变换器故障诊断方法（非专利文献1），将变换器抽象为一类卡尔曼滤波动态方程，将电路元件参
7、现有技术中还提出了一种基于改进最小二乘法的pwm整流器参数在线辨识方法（非专利文献2），该方案是将系统模型化为最小二乘的标准模式，再通过对目标函数的求导和运算，根据系统误差最小目标得到估计值，实现参数辨识。但该方案仅测试了稳态情况下的参数辨识性能，并未验证参数动态变化时的辨识性能。
8、现有技术文献：
9、非专利文献1：刘子幸，王子赟，纪志成.基于逆向卡尔曼滤波的电力变换器故障诊断方法[j].电力系统保护与控制,2019,47(09):19-26.
10、非专利文献2：刘鑫龙. pwm整流器的参数辨识与控制策略研究[d].哈尔滨工业大学,2014.
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于数字孪生的单相pwm整流器在线参数辨识方法，不使用额外的传感器，实现对于单相pwm整流器中电子元器件全生命周期健康状态的监测。
2、本专利技术提供一种基于数字孪生的单相pwm整流器在线参数辨识方法，所述方法包括：
3、利用状态空间平均建模法，以所述单相pwm整流器中的电感电流和电容电压为状态变量，构建单相pwm整流器功率电路部分的状态空间模型；
4、建立所述单相pwm整流器功率控制器部分的数学模型；
5、利用四阶亚当姆斯法将所述单相pwm整流器功率电路部分的状态空间模型和所述单相pwm整流器功率控制器部分的数学模型进行数字化，得到所述单相pwm整流器的数字孪生模型；
6、根据所述数字孪生模型的预测输出值和所述单相pwm整流器的实际输出值定义一适应度函数，利用差分进化法，迭代寻优所述数字孪生模型中待辨识器件的估计值，使得适应度函数值持续减小；
7、当所述适应度函数值小于设定阈值时，所述数字孪生模型中待辨识器件的估计值即为所述单相pwm整流器中待辨识器件的实际参数。
8、进一步的，所述单相pwm整流器中功率电路部分包括四个igbt开关，任意两个所述igbt开关组成第一桥臂和第二桥臂，根据所述四个igbt开关的开关状态得到两个桥臂的开关函数，并以所述单相pwm整流器中的电感电流和电容电压为状态变量，结合基尔霍夫电压定律公式，构建所述单相pwm整流器功率电路部分的状态空间模型。
9、进一步的，利用派克变换，提取网侧电流的有功电流和无功电流，根据所述有功电流和所述无功电流，计算得到所述单相pwm整流器功率电路部分的瞬时有功功率和瞬时无功功率；
10、结合基尔霍夫电压定律、派克变换以及所述瞬时有功功率和所述瞬时无功功率，得到用于控制所述瞬时有功功率和所述瞬时无功功率的微分方程组，所述微分方程组为所述单相pwm整流器功率控制器部分的数学模型。
11、进一步的，利用所述四阶亚当姆斯法，将所述状态空间模型中的电感电流和电容电压进行数字化处理，得到所述单相pwm整流器功率电路部分的数字孪生模型。
12、进一步的，利用所述四阶亚当姆斯法，对所述单相pwm整流器功率控制器部分的数字模型进行数字化处理，得到所述单相pwm整流器功率控制器部分的数字孪生模型。
13、进一步的，所述适应度函数为：<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msub><mi>f</mi><mi>obj</mi></msub><mi>=</mi><mfrac><mstyle displaystyle="true"><msubsup><mo>∑</mo><mrow><mi>j</mi><mi>=</mi><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></msubsup><mrow><mi>[(</mi><msub><mi>i</mi><mrow><mi>s</mi><mi>,</mi><mi>j</mi></mrow></msub><mi>−</mi><msub><mi>i</mi><mrow><mi>sm</mi><mi>,</mi><mi>j</mi></mrow></msub><msup><mi>)</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mi>(</mi><msub><mi>u</m本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于数字孪生的单相PWM整流器在线参数辨识方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的基于数字孪生的单相PWM整流器在线参数辨识方法，其特征在于，
3.如权利要求1所述的基于数字孪生的单相PWM整流器在线参数辨识方法，其特征在于，
4.如权利要求1所述的基于数字孪生的单相PWM整流器在线参数辨识方法，其特征在于，
5.如权利要求4所述的基于数字孪生的单相PWM整流器在线参数辨识方法，其特征在于，
6.如权利要求1所述的基于数字孪生的单相PWM整流器在线参数辨识方法，其特征在于，
7.如权利要求6所述的基于数字孪生的单相PWM整流器在线参数辨识方法，其特征在于，所述差分进化法包括：
8.如权利要求7所述的基于数字孪生的单相PWM整流器在线参数辨识方法，其特征在于，所述差分进化法还包括：
9.如权利要求8所述的基于数字孪生的单相PWM整流器在线参数辨识方法，其特征在于，所述差分进化法还包括：
10.如权利要求9所述的基于数字孪生的单相PWM整流器在线参数辨识方法
...【技术特征摘要】
1.基于数字孪生的单相pwm整流器在线参数辨识方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的基于数字孪生的单相pwm整流器在线参数辨识方法，其特征在于，
3.如权利要求1所述的基于数字孪生的单相pwm整流器在线参数辨识方法，其特征在于，
4.如权利要求1所述的基于数字孪生的单相pwm整流器在线参数辨识方法，其特征在于，
5.如权利要求4所述的基于数字孪生的单相pwm整流器在线参数辨识方法，其特征在于，
6.如权利要求1所述的基于数字孪生的单相...
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