本發明涉及一種阻抗建模方法，尤其涉及一種面向特定次諧波消除脈寬調制的三相變換器阻抗建模方法。

背景技術：

1、電力電子變換器因其控制靈活、響應迅速等諸多優勢，近十年來發展迅猛，在電力系統、交通運輸、采礦冶金等領域得到廣泛的工程應用。伴隨著這些相關應用對變換器電壓和功率的要求，變換器的串并聯使用以及構造微電網成為重要需求。然而，由于變換器涉及調制方面和控制方面的諧波耦合，導致多組變換器串并聯構網時存在寬頻振蕩問題，對變換器及供電系統產生顯著沖擊，甚至崩潰。

2、現有技術中，都是面向三相變換器或者晶閘管整流器進行阻抗建模，這些拓撲采用的是載波調制技術或移相控制策略，比如對變換器的開關函數進行平均化處理，基于載波調制技術的雙重傅里葉變換和貝塞爾函數進行近似處理等，這些處理方式都是之應用于高開關頻率調制場景，但是，為了有效降低變換器的功率損耗、提升變換器的整體效率，很多時候變換器需要采用的是特定次諧波消除脈寬調制技術，現有技術中的阻抗建模方法則不適用于該場景，從而導致在該場景下三相變換器缺少阻抗模型，進而影響整個系統的振蕩風險分析以及穩定性評估。

3、因此，為了解決上述技術問題，亟需提出一種新的技術手段。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明的目的是提供一種面向特定次諧波消除脈寬調制的三相變換器阻抗建模方法，基于不同開關角個數下調制比與主導諧波間的映射關系，構造了計及特定次諧波消除脈寬調制主導諧波影響的諧波狀態空間方程，然后構建三相變換器的阻抗模型，從而能夠表征不同調制比下使用特定次諧波消除脈寬調制時三相變換器的交流阻抗，為后續整個系統的寬頻振蕩風險以及穩定性分析提供準確的數據支持。

2、本發明提供的一種面向特定次諧波消除脈寬調制的三相變換器阻抗建模方法，包括以下步驟：

3、s1.確定三相變換器的開關角度分布；

4、s2.基于開關角度分布生成特定次諧波消除脈寬調制波形，并對特定次諧波消除脈寬調制波形進行分析得到調制比與各次諧波的幅值和相位的對應表；

5、s3.確定三相變換器的空間狀態方程，并基于空間狀態方程確定出三相變換器的阻抗模型。

6、進一步，確定開關角度分布具體包括：

7、構建三相變換器的特定次諧波消除脈寬調制的約束方程，其中，約束方程包括兩電平特定次諧波消除脈寬調制約束方程和三電平特定次諧波消除脈寬調制約束方程：

8、兩電平特定次諧波消除脈寬調制約束方程為：

9、

10、三電平特定次諧波,消除,脈,寬,調,制2約束方程為：

11、

12、其中：

13、n為四分之一周期內特定次諧波消除脈寬調制波形所包含的開關角個數，αi為第i個開關角對應的相位，m為三相變換器的輸出調制比，m＝vref(2vdc/π)，vref和vdc分別為變換器期望輸出的基波電壓和直流側母線電壓；

14、對特定次諧波消除脈寬調制的約束方程采用levenberg-marquardt方法進行求解得到開關角度分布。

15、進一步，步驟s3中具體包括：

16、構建三相變換器時域模型：

17、

18、其中：va、vb和vc分別為三相變換器交流側電壓，rs為三相變換器的交流側線路電阻，ls為三相變換器的交流側電感，cdc為三相變換器的直流側電容，rdc為三相變換器的直流側電阻，ia、ib和ic分別為三相變換器的交流側電流，edc為三相變換器的直流側電源電壓；

19、將時域模型轉換成狀態空間方程：

20、

21、其中：

22、

23、矩陣c、d由輸出向量y確定；

24、將狀態空間方程中的時域信號x轉換成頻域信號x的矩陣形式：

25、x(t)＝γ(t)x

26、

27、并將矩陣a、b、c和d轉換成托普利茲矩陣形式，分別記為г(a)、г(b)、г(c)和г(d)；

28、式(4)的頻域表達式為：

29、

30、其中：n等于diag(…,-jnω1i,…,-jω1i,j0i,jω1i,…,jnω1i,…)；

31、在穩態運行軌跡領域對式(4)進行線性化處理得到：

32、

33、基于式(7)確定三相變換器的諧波狀態空間：

34、

35、其中：г(ap)、г(bp)、г(cp)和г(dp)分別與г(a)、г(b)、г(c)和г(d)相等；

36、三相變換器的阻抗模型為：

37、gp＝г(cp)[si-(г(ap)-np)]-1г(bp)+г(dp)，其中，s表示復頻率。

38、本發明的有益效果：通過本發明，基于不同開關角個數下調制比與主導諧波間的映射關系，構造了計及特定次諧波消除脈寬調制主導諧波影響的諧波狀態空間方程，然后構建三相變換器的阻抗模型，從而能夠表征不同調制比下使用特定次諧波消除脈寬調制時三相變換器的交流阻抗，為后續整個系統的寬頻振蕩風險以及穩定性分析提供準確的數據支持。

技術特征：

1.一種面向特定次諧波消除脈寬調制的三相變換器阻抗建模方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述面向特定次諧波消除脈寬調制的三相變換器阻抗建模方法，其特征在于：確定開關角度分布具體包括：

3.根據權利要求2所述面向特定次諧波消除脈寬調制的三相變換器阻抗建模方法，其特征在于：步驟s3中具體包括：

技術總結
本發明提供的一種面向特定次諧波消除脈寬調制的三相變換器阻抗建模方法，包括以下步驟：S1.確定三相變換器的開關角度分布；S2.基于開關角度分布生成特定次諧波消除脈寬調制波形，并對特定次諧波消除脈寬調制波形進行分析得到調制比與各次諧波的幅值和相位的對應表；S3.確定三相變換器的空間狀態方程，并基于空間狀態方程確定出三相變換器的阻抗模型，通過上述方法，基于不同開關角個數下調制比與主導諧波間的映射關系，構造了計及特定次諧波消除脈寬調制主導諧波影響的諧波狀態空間方程，然后構建三相變換器的阻抗模型，從而能夠表征不同調制比下使用特定次諧波消除脈寬調制時三相變換器的交流阻抗。

技術研發人員：管勃,閆峪龍,常雨潔,張文莉,晁武杰,黃均緯,戴立宇
受保護的技術使用者：重慶大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28