平均值模型构建方法、装置、计算机设备和存储介质与流程

本技术涉及电力电子，特别是涉及一种平均值模型构建方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术：

1、目前固态变压器相关研究中多采用平均值模型表征其暂稳态特性，模型的参数依据端口测试和公式反演得到，除此之外，还有离散时间模型和考虑多谐波特征的稳态频域模型。已有的固态变压器的模型可归纳为以下几类：平均值模型、离散时间模型和稳态频域模型。

2、与常规工频不同，固态变压器通过高频变压器隔离，存在高频方波电压，频率成份复杂，导致电感电流非线性变化并使直流母线电压振荡波动，必须研究固态变压器的多谐波分析模型。现有平均值模型通常只考虑直流分量和一次谐波分量，忽略高阶分量，难以表征固态变压器在高比例新能源直流微网中谐波及宽频振荡演变规律，从而引发控制失效。

3、离散时间模型精度较高，但迭代计算效率低下，稳态频域模型可以表征固态变压器多谐波特性，但是仅能表征系统稳态特性，主要用于固态变压器移相调制策略的研究，控制环路设计和稳定性分析方面适配性较差。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够准确表征固态变压器的谐波特性的平均值模型构建方法、装置、计算机设备和存储介质。

2、第一方面，本技术提供了一种平均值模型构建方法，用于为双有源全桥变换器创建任意阶平均值模型，所述方法包括：

3、基于预设开关函数分析驱动所述双有源全桥变换器的单移相调制波形，以得到单移相调制下的开关切换参数；

4、基于所述开关切换参数以及所述双有源全桥变换器的电路参数构建对应的目标状态方程；

5、根据傅里叶级数分解方程分别对开关周期内目标状态变量对应的非正弦信号进行傅里叶分解，得到待求解的目标正弦分量；

6、根据傅里叶级数的k次系数求解方程，求解所述开关切换参数和所述目标状态变量对应的傅里叶级数的k次系数；

7、基于所述开关切换参数、所述待求解的目标正弦分量、所述傅里叶级数的k次系数以及所述目标状态方程的多项参数，构建任意阶平均值模型。

8、在其中一个实施例中，所述基于预设开关函数分析驱动所述双有源全桥变换器的单移相调制波形，以得到单移相调制下的开关切换参数，包括：

9、基于一次h桥开关函数和二次h桥开关函数分析所述单移相调制波形，以得到所述开关切换参数。

10、在其中一个实施例中，所述一次h桥开关函数包括：

11、

12、所述二次h桥开关函数包括：

13、

14、其中，g1(t)为所述一次h桥开关函数，n为整数，ts为开关周期；g5(t)为所述二次h桥开关函数，d为所述双有源全桥变换器一次h桥开关和二次h桥开关的相移比，t为时间变量。

15、在其中一个实施例中，所述基于所述开关切换参数以及所述双有源全桥变换器的电路参数构建对应的目标状态方程，包括：

16、基于所述开关切换参数以及所述双有源全桥变换器的电路参数构建电感电流状态方程；

17、基于所述开关切换参数以及所述双有源全桥变换器的电路参数构建输出电压状态方程，其中，所述开关切换参数包括一次h桥开关的开关切换参数和二次h桥开关的开关切换参数，所述电路参数包括电感电流、输入电压、输出电压、输出侧电流、输出侧电阻、输出侧电容、变压器等效电感、导线开关等效电阻以及变压器一次绕组和二次绕组的变压比。

18、在其中一个实施例中，所述根据傅里叶级数分解方程分别对开关周期内目标状态变量对应的非正弦信号进行傅里叶分解，得到目标正弦分量，包括：

19、根据傅里叶级数分解方程分别对开关周期内电感电流状态变量对应的非正弦信号进行傅里叶分解，得到待求解的电感电流状态变量的直流分量和谐波分量；

20、根据傅里叶级数分解方程分别对开关周期内输出电压状态变量对应的非正弦信号进行傅里叶分解，得到待求解的输出电压状态变量的直流分量和谐波分量。

21、在其中一个实施例中，所述根据傅里叶级数的k次系数求解方程，求解所述开关切换参数和所述目标状态变量对应的傅里叶级数的k次系数，包括：

22、根据傅里叶级数的k次系数求解方程，求解所述开关切换参数、所述电感电流状态变量以及所述输出电压状态变量对应的傅里叶级数的k次系数。

23、在其中一个实施例中，所述基于所述开关切换参数、所述待求解的目标正弦分量、所述傅里叶级数的k次系数以及所述目标状态方程的多项参数，构建任意阶平均值模型，包括：

24、基于所述目标状态方程的多项参数以及所述傅里叶级数的k次系数，获取第一状态方程系数、第二状态方程系数和第三状态方程系数；

25、基于所述输入电压和所述输出侧电流，获取输入变量；

26、基于所述待求解的目标正弦分量，获取自变量；

27、基于所述电感电流和所述输出电压，确定输出变量；

28、根据所述第一状态方程系数、所述第二状态方程系数、所述第三状态方程系数、所述输入变量、所述自变量和所述输出变量，构建所述任意阶平均值模型。

29、第二方面，本技术还提供了一种平均值模型构建装置，用于为双有源全桥变换器创建任意阶平均值模型，所述装置包括：

30、波形分析模块，用于基于预设开关函数分析驱动所述双有源全桥变换器的单移相调制波形，以得到单移相调制下的开关切换参数；

31、状态方程构建模块，用于基于所述开关切换参数以及所述双有源全桥变换器的电路参数构建对应的目标状态方程；

32、傅里叶分解模块，用于根据傅里叶级数分解方程分别对开关周期内目标状态变量对应的非正弦信号进行傅里叶分解，得到待求解的目标正弦分量；

33、系数计算模块，用于根据傅里叶级数的k次系数求解方程，求解所述开关切换参数和所述目标状态变量对应的傅里叶级数的k次系数；

34、模型构建模块，用于基于所述开关切换参数、所述待求解的目标正弦分量、所述傅里叶级数的k次系数以及所述目标状态方程的多项参数，构建任意阶平均值模型。

35、第三方面，本技术还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述的平均值模型构建方法的步骤。

36、第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的平均值模型构建方法的步骤。

37、综上所述，本技术提出一种平均值模型构建方法、装置、计算机设备和存储介质，方法包括：基于预设开关函数分析单移相调制波形，得到单移相调制下的开关切换参数；基于开关切换参数以及电路参数构建对应的目标状态方程；根据傅里叶级数分解方程分别对非正弦信号进行傅里叶分解，得到待求解的目标正弦分量；根据傅里叶级数的k次系数求解方程，求解开关切换参数和目标状态变量对应的傅里叶级数的k次系数；基于开关切换参数、待求解的目标正弦分量、傅里叶级数的k次系数以及目标状态方程的多项参数，构建任意阶平均值模型。本技术通过采用多阶开关函数分析开关切换参数，得到能够更加准确表征目标状态变量和系统高频特性的任意阶平均值模型。