一种谐振型双有源桥变换器建模、降阶、设计方法、装置及系统

1.一种谐振型双有源桥变换器的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：获取预设的谐振型双有源桥变换器的传输功率公式；基于所述的谐振型双有源桥变换器的传输功率公式，求出谐振型双有源桥变换器功率双向流动时两侧电流的平均值模型；获取预设的谐振型双有源桥变换器的平均值等效电路模型，将谐振型双有源桥变换器功率双向流动时两侧电流的平均值模型中的电流计算公式带入预设的谐振型双有源桥变换器的平均值等效电路模型，获得谐振型双有源桥变换器的平均值等效模型；基于所述谐振型双有源桥变换器的平均值等效模型，获得谐振型双有源桥变换器的小信号模型表达式；化简所述谐振型双有源桥变换器的小信号模型表达式后得移相比-输出电压的传递函数。 2.根据权利要求1所述的一种谐振型双有源桥变换器的建模方法，其特征在于：所述的基于所述的谐振型双有源桥变换器的传输功率公式，求出谐振型双有源桥变换器功率双向流动时两侧电流的平均值模型，具体为：分别获取谐振型双有源桥变换器的输入侧的电流计算公式和输出侧的电流计算公式，所述输入侧的电流计算公式为：i 1 ＝P/u 1 ，所述输出侧的电流计算公式：i 2 ＝P/u 2 ；基于输入侧的电流计算公式、输出侧的电流计算公式以及谐振型双有源桥变换器的传输功率公式，求出谐振型双有源桥变换器功率双向流动时两侧电流的平均值模型为：式中，P为谐振型双有源桥变换器的传输功率，i 1 和i 2 分别谐振型双有源桥变换器功率双向流动时两侧电流；u 1 和u 2 分别谐振型双有源桥变换器输入侧和输出侧的支撑电容上的电压；δ为移相比，取值范围为-1＜δ＜1；k为频率比，Z为特征阻抗。 3.根据权利要求2所述的谐振型双有源桥变换器的建模方法，其特征在于：所述特征阻抗Z的计算公式为：式中，f s 为开关频率，f r 为谐振频率，L r 为谐振型双有源桥变换器中的谐振电感；C r 为振型双有源桥变换器中的谐振电容。 4.根据权利要求2所述的谐振型双有源桥变换器的建模方法，其特征在于：所述谐振型双有源桥变换器的平均值等效模型为：式中，C为谐振型双有源桥变换器的输入侧和输出侧的支撑电容，u 1 和u 2 分别为输入侧和输出侧的支撑电容上的电压，u s 为谐振型双有源桥变换器的输入电压，R为谐振型双有源桥变换器输入侧等效电阻，δ为移相比，取值范围为-1＜δ＜1；k为频率比，Z为特征阻抗，R load 为负载电阻，i load 为输出端连接电网的注入电流。 5.根据权利要求4所述的谐振型双有源桥变换器的建模方法，其特征在于：所述谐振型双有源桥变换器的小信号模型表达式为：式中，C为谐振型双有源桥变换器的输入侧和输出侧的支撑电容，设额定工作点处输入侧支撑电容电压为u 10 ；输出侧支撑电容电压为u 20 ；移相比为δ 0 ；输入电压为u s0 ；负载电阻为R load0 ；对端直流电网的注入电流为i load0 ，k为频率比，Z为特征阻抗；Δ前缀表示该变量为小信号量；i load 为输出端连接电网的注入电流；式中，u 1 和u 2 分别为输入侧和输出侧的支撑电容上的电压，u s 为谐振型双有源桥变换器的输入电压，R load 为负载电阻，i load 为输出端连接电网的注入电流，δ为移相比，取值范围为-1＜δ＜1，Δ前缀表示该变量为小信号量。 6.根据权利要求5所述的谐振型双有源桥变换器的建模方法，其特征在于：所述化简所述谐振型双有源桥变换器的小信号模型表达式后得移相比-输出电压的传递函数中的化简过程具体为：令利用上式对谐振型双有源桥变换器的小信号模型表达式进行化简，化简后的谐振型双有源桥变换器的小信号模型表达式为：进一步对上式进行化简，得到移相比-输出电压的传递函数为：式中，u 10 为谐振型双有源桥变换器额定工作点处的输入电压；u 20 为谐振型双有源桥变换器额定工作点处的输出电压；R load0 为谐振型双有源桥变换器额定工作点处的负载阻值；A、B分别为由谐振型双有源桥变换器参数决定的系数，s表示拉普拉斯变换后的复数变量。 7.一种谐振型双有源桥变换器的建模装置，其特征在于，包括：谐振型双有源桥变换器的传输功率公式获取模块，用于获取预设的谐振型双有源桥变换器的传输功率公式；谐振型双有源桥变换器功率双向流动时两侧电流的平均值模型计算模块，用于基于所述的谐振型双有源桥变换器的传输功率公式，求出谐振型双有源桥变换器功率双向流动时两侧电流的平均值模型；谐振型双有源桥变换器的平均值等效模型计算模块，用于获取预设的谐振型双有源桥变换器的平均值等效电路模型，将谐振型双有源桥变换器功率双向流动时两侧电流的平均值模型中的电流计算公式带入预设的谐振型双有源桥变换器的平均值等效电路模型，计算出谐振型双有源桥变换器的平均值等效模型；谐振型双有源桥变换器的小信号模型表达式计算模块，用于基于所述谐振型双有源桥变换器的平均值等效模型，获得谐振型双有源桥变换器的小信号模型表达式；移相比-输出电压的传递函数计算模块，用于化简所述谐振型双有源桥变换器的小信号模型表达式后得移相比-输出电压的传递函数。 8.一种谐振型双有源桥变换器谐振型双有源桥变换器的建模系统，其特征在于，包括：处理器，适于实现各指令；以及存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1～6中任一项所述的方法。 9.一种谐振型双有源桥变换器的模型降阶方法，其特征在于，包括以下步骤：获取权利要求1-6中任一项所述的谐振型双有源桥变换器的建模方法所获得的移相比-输出电压的传递函数；获取基于谐振型双有源桥变换器的参数特点分析得到的传递函数的零极点计算公式，利用零极点对消，对所述的移相比-输出电压的传递函数降阶，得到降阶后的移相比-输出电压的传递函数。 10.根据权利要求9所述的谐振型双有源桥变换器的模型降阶方法，其特征在于：该谐振型双有源桥变换器在额定工作条件下：谐振型双有源桥变换器额定工作点处的输入输出电压u 10 和u 20 相等，负载电阻R load0 远大于输入侧等效电阻R，且满足AR＜＜1；所述获取基于谐振型双有源桥变换器的参数特点分析得到的传递函数的零极点计算公式；移相比-输出电压的传递函数的零点z计算公式为：式中，C为谐振型双有源桥变换器的输入侧和输出侧的支撑电容，R为谐振型双有源桥变换器输入侧等效电阻；移相比-输出电压的传递函数的极点p 1 、p 2 计算公式为：利用零极点对消，降阶后的传递函数G ΔδΔu2 为：式中，s为拉普拉斯变换后的复数变量，A、B分别为由谐振型双有源桥变换器参数决定的系数，C为谐振型双有源桥变换器输入侧和输出侧的支撑电容，R为谐振型双有源桥变换器输入侧的等效电阻，u＝u 10 ＝u 20 。 11.一种谐振型双有源桥变换器的模型降阶装置，其特征在于，包括：谐振型双有源桥变换器的移相比-输出电压的传递函数获取模块，用于获取权利要求1-6中任一项所述的谐振型双有源桥变换器的建模方法所获得的移相比-输出电压的传递函数；移相比-输出电压的传递函数降阶模块，用于获取基于谐振型双有源桥变换器的参数特点分析得到的传递函数的零极点计算公式，利用零极点对消，对所述的移相比-输出电压的传递函数降阶，得到降阶后的移相比-输出电压的传递函数。 12.一种谐振型双有源桥变换器的模型降阶系统，其特征在于，包括：处理器，适于实现各指令；以及存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求9-10中任一项所述的方法。 13.一种谐振型双有源桥变换器的控制器设计方法，其特征在于，包括以下步骤获取权利要求9或10中所述的谐振型双有源桥变换器的模型降阶方法所获得的移相比-输出电压的传递函数；对该降阶后的移相比-输出电压的传递函数进行控制器参数设计。 14.根据权利要求13所述的谐振型双有源桥变换器的控制器设计方法，其特征在于：所述的对该降阶后的移相比-输出电压的传递函数进行控制器参数设计，具体包括以下步骤：利用典型Ⅱ型系统设计控制器参数方法进行设计，所述控制器为PI控制器，其PI参数的计算公式为：式中，K P 是PI控制器的比例系数，T s 是电压信号的采样周期；h是系统的中频宽，其定义为 τ是积分时间常数，K I 为积分系数， B是由谐振型双有源桥变换器参数决定的系数；C为谐振型双有源桥变换器输入侧和输出侧的支撑电容，u 10 为谐振型双有源桥变换器额定工作点处的输入电压；u 20 为谐振型双有源桥变换器额定工作点处的输出电压，u＝u 10 ＝u 20 。 15.一种谐振型双有源桥变换器的控制器设计装置，其特征在于：包括：降阶后的移相比-输出电压的传递函数获取模块，用于获取权利要求9或10中所述的谐振型双有源桥变换器的模型降阶方法所获得的降阶后的移相比-输出电压的传递函数；控制器参数设计模块，用于对该降阶后的移相比-输出电压的传递函数进行控制器参数设计。 16.一种谐振型双有源桥变换器的控制器设计系统，其特征在于：包括：处理器，适于实现各指令；以及存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求13-14中任一项所述的方法。