1.一种直流微电网变流器快速建模方法,其特征在于,包括以下步骤:基于三角形式的傅里叶级数对非连续变流器开关函数进行谐波分量拟合,生成拟合开关模型;所述拟合开关模型包括直流-直流电路的脉冲宽度调制拟合开关模型和直流-交流电路的正弦波脉宽调制拟合开关模型;根据所述拟合开关模型,利用最大功率点跟踪算法对光伏阵列级联Boost变换器进行建模,得到光伏改进时域模型;基于双向直流-直流变换器拓扑,利用所述拟合开关模型构建储能电池充放电动态特性的储能改进时域模型;根据三相逆变器电路拓扑定义双极性开关函数,并基于所述双极性开关函数进行边带谐波解析,得到包含载波与调制波耦合效应的逆变器改进时域模型;将所述光伏改进时域模型、所述储能改进时域模型和逆变器改进时域模型集成至直流微电网架构,构建光储直流微电网联合仿真模型;其中,所述非连续变流器开关函数包括直流-直流电路的脉冲宽度调制开关函数和直流-交流电路的正弦波脉宽调制开关函数;所述基于三角形式的傅里叶级数对非连续变流器开关函数进行谐波分量拟合,生成拟合开关模型的步骤包括:根据直流-直流电路中脉冲宽度调制信号的占空比,获取预设开关周期下的脉冲宽度调制开关函数;利用三角形式的傅里叶级数对所述脉冲宽度调制开关函数进行谐波分解,求解得到各阶谐波系数;根据所述各阶谐波系数和预设谐波阶数,采用傅里叶级数展开式生成由不同开关频率倍数的三角函数信号叠加而成的脉冲宽度调制拟合开关模型;建立直流-交流电路中正弦波脉宽调制信号调制过程的正弦波脉宽调制开关函数,并基于所述正弦波脉宽调制开关函数,利用正弦波脉宽调制信号的调制波与三角载波相角关系生成开关触发脉冲开关函数;采用双重傅里叶分解方法对所述开关触发脉冲开关函数进行拟合,生成包含边带谐波耦合效应的正弦波脉宽调制拟合开关模型。
2.如权利要求1所述的一种直流微电网变流器快速建模方法,其特征在于,所述采用双重傅里叶分解方法对所述开关触发脉冲开关函数进行拟合,生成包含边带谐波耦合效应的正弦波脉宽调制拟合开关模型的步骤包括:采用双重傅里叶分解方法将所述开关触发脉冲开关函数分解为直流分量、调制波基频分量、载波谐波分量及调制波与载波谐波交互产生的边带谐波分量;根据预设的载波频率倍数和调制波频率倍数,从所述载波谐波分量和所述边带谐波分量中截取对应的关键谐波分量;根据所述直流分量、所述调制波基频分量和所述关键谐波分量,生成包含边带谐波耦合效应的正弦波脉宽调制拟合开关模型。
3.如权利要求1所述的一种直流微电网变流器快速建模方法,其特征在于,所述拟合开关模型的数学表达式为:式中, 为脉冲宽度调制拟合开关模型;d为单个开关周期内脉冲宽度调制信号的占空比;n为预设的谐波阶数; 为开关角频率;t为时间; 为正弦波脉宽调制拟合开关模型;M为调制比; 为调制波的相角;i为载波频率倍数; 为第一类贝塞尔函数中的零阶贝塞尔函数; 为三角载波的相角;j为调制波频率倍数; 为无穷大; 为第一类贝塞尔函数。
4.如权利要求1所述的一种直流微电网变流器快速建模方法,其特征在于,所述根据所述拟合开关模型,利用最大功率点跟踪算法对光伏阵列级联Boost变换器进行建模,得到光伏改进时域模型的步骤包括:根据光伏电池的物理参数,构建光伏电池的单二极管等效电路模型;在恒定温度与辐照度条件下,通过所述单二极管等效电路模型得到光伏电池的输出侧电压和输出侧电流;选取光伏阵列级联Boost变换器作为直流-直流变换器,并根据直流-直流变换器的拓扑结构及其开关工作状态分析直流-直流变换器在不同开关工作状态下的电压和电流行为,建立光伏阵列级联Boost变换器的光伏原始时域模型;在利用预设的一阶纹波对所述直流-直流变换器进行控制的过程中,将所述脉冲宽度调制拟合开关模型引入所述光伏原始时域模型中,并利用最大功率点跟踪算法对光伏电池输出功率进行控制,得到控制参考电压;根据所述控制参考电压、所述光伏电池的输出侧电压和输出侧电流,构建光伏阵列级联Boost变换器的光伏改进时域模型。
5.如权利要求4所述的一种直流微电网变流器快速建模方法,其特征在于,所述利用最大功率点跟踪算法对光伏电池输出功率进行控制,得到控制参考电压的步骤包括:利用最大功率点跟踪算法实时调整光伏阵列级联Boost变换器的占空比,并通过闭环控制将光伏电池输出功率动态收敛至最大功率点,生成控制参考电压。
6.如权利要求1所述的一种直流微电网变流器快速建模方法,其特征在于,所述基于双向直流-直流变换器拓扑,利用所述拟合开关模型构建储能电池充放电动态特性的储能改进时域模型的步骤包括:根据储能电池的物理参数,构建直流微电网中储能电池的电磁暂态模型,并通过所述电磁暂态模型,建立储能电池在充电和放电状态下输出电压与输出电流的动态关系方程;基于储能电池中双向直流-直流变换器的拓扑结构及其开关工作状态分析双向直流-直流变换器在不同开关工作状态下的电压-电流动态行为,建立双向直流-直流变换器的储能原始时域模型;在利用预设的一阶纹波对所述双向直流-直流变换器进行控制的过程中,将所述脉冲宽度调制拟合开关模型引入所述储能原始时域模型中,得到双向直流-直流变换器的储能改进开关模型;基于储能电池在充电和放电状态下输出电压与输出电流的动态关系方程,通过所述储能改进开关模型构建得到储能电池通过双向直流-直流变换器控制直流母线电压的储能改进时域模型。
7.如权利要求1所述的一种直流微电网变流器快速建模方法,其特征在于,所述根据三相逆变器电路拓扑定义双极性开关函数,并基于所述双极性开关函数进行边带谐波解析,得到包含载波与调制波耦合效应的逆变器改进时域模型的步骤包括:在直流微电网通过三相逆变器并网时,根据三相逆变器的电路拓扑结构及其开关工作状态,定义双极性开关函数;利用基尔霍夫电压定律建立三相逆变器的三相耦合控制模型,并通过引入虚拟三相中性点电压,将所述三相耦合控制模型解耦为每相独立的虚拟回路电压表示;根据所述双极性开关函数和所述虚拟回路电压表示分析三相逆变器在开关状态下的电压-电流动态行为,得到三相逆变器原始时域模型;在利用预设的一阶载波和二阶边带谐波对所述三相逆变器的直流-交流变换器进行控制的过程中,将所述正弦波脉宽调制拟合开关模型引入所述三相逆变器原始时域模型中,得到包含载波与调制波耦合效应的逆变器改进时域模型。
8.如权利要求7所述的一种直流微电网变流器快速建模方法,其特征在于:所述双极性开关函数具体为:在三相逆变器各相的上桥臂开关器件导通且下桥臂开关器件关断时,定义所述双极性开关函数为正一;在三相逆变器各相的下桥臂开关器件导通且上桥臂开关器件关断时,定义所述双极性开关函数为负一。
9.一种直流微电网变流器快速建模系统,其特征在于,所述系统包括:开关拟合模块,用于基于三角形式的傅里叶级数对非连续变流器开关函数进行谐波分量拟合,生成拟合开关模型;所述拟合开关模型包括直流-直流电路的脉冲宽度调制拟合开关模型和直流-交流电路的正弦波脉宽调制拟合开关模型;第一建模模块,用于根据所述拟合开关模型,利用最大功率点跟踪算法对光伏阵列级联Boost变换器进行建模,得到光伏改进时域模型;第二建模模块,用于基于双向直流-直流变换器拓扑,利用所述拟合开关模型构建储能电池充放电动态特性的储能改进时域模型;第三建模模块,用于根据三相逆变器电路拓扑定义双极性开关函数,并基于所述双极性开关函数进行边带谐波解析,得到包含载波与调制波耦合效应的逆变器改进时域模型;模型集成模块,用于将所述光伏改进时域模型、所述储能改进时域模型和逆变器改进时域模型集成至直流微电网架构,构建光储直流微电网联合仿真模型;其中,所述非连续变流器开关函数包括直流-直流电路的脉冲宽度调制开关函数和直流-交流电路的正弦波脉宽调制开关函数;所述开关拟合模块,具体用于:根据直流-直流电路中脉冲宽度调制信号的占空比,获取预设开关周期下的脉冲宽度调制开关函数;利用三角形式的傅里叶级数对所述脉冲宽度调制开关函数进行谐波分解,求解得到各阶谐波系数;根据所述各阶谐波系数和预设谐波阶数,采用傅里叶级数展开式生成由不同开关频率倍数的三角函数信号叠加而成的脉冲宽度调制拟合开关模型;建立直流-交流电路中正弦波脉宽调制信号调制过程的正弦波脉宽调制开关函数,并基于所述正弦波脉宽调制开关函数,利用正弦波脉宽调制信号的调制波与三角载波相角关系生成开关触发脉冲开关函数;采用双重傅里叶分解方法对所述开关触发脉冲开关函数进行拟合,生成包含边带谐波耦合效应的正弦波脉宽调制拟合开关模型。