CN116054581B - 一种基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法 - Google Patents

一种基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法 Download PDF

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Abstract

本申请适用于新型电力系统领域，提供了一种基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法，该方法包括：获取双有源桥变换器的电学参数；基于双有源桥变换器的电学参数，构建分数阶电容的分数阶等效电路模型，基于该分数阶等效电路模型确定分数阶电容的分数阶阶次；基于双有源桥变换器的电学参数和分数阶电容的分数阶阶次建立基于分数阶电容的双有源桥变化器的小信号模型；基于该双有源桥变化器的小信号模型得到基于分数阶电容的双有源桥变换器的分数阶模型。本申请的方法使控制器参数设计更加灵活，基于分数阶电容的双有源桥变换器模型方法搭建的元器件仿真模型更贴近元器件实际特性，基于此方法制造的电力电子设备在电力系统中应用更加可靠。

Description

一种基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法
技术领域
本申请属于新型电力系统领域，尤其涉及一种基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法。
背景技术
双有源桥变换器是一种通过高频变压器隔离，实现能量双向流动的直流变换器，由于其拥有高功率密度、高效率、电气隔离、易于实现软开关等特性，在直流微网、电动汽车、柔性电力电子技术和柔性交直流输配电设备、可再生能源发电系统等新型电力系统领域得到越来越广泛的应用。
目前，现有新型电力系统中所使用双有源桥变换器的模型，是假定电感的微积分阶次是趋近于1的整数阶，这样的条件假设忽略了实际电容的分数阶本质，在双有源桥变换器中一般使用有电解电容，在较宽的工作频率和温度范围内，电解电容的等效串联电阻是不容忽视的影响性能因素。双有源桥变换器的建模方法通常可分为大信号建模和小信号建模，而这些建模方法一般都是在整数阶的基础上建立的，然而实际中的电容却是分数阶的，包含这类元件的电路系统特性必然会受到元件阶次的影响。并且在对实际电路进行分析时，特别是实际电容阶次比较低时，由整数阶电容模型所设计的控制器存在响应时间慢，超调量大，动态特性差等问题。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本申请实施例提供了一种基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法，建立了一种基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶模型，能够提高建模时电路系统的精确度。
本申请是通过如下技术方案实现的：
第一方面，本申请实施例提供了基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法，包括：
获取双有源桥变换器的电学参数；
基于双有源桥变换器的电学参数，构建分数阶电容的分数阶等效电路模型，基于分数阶电容的分数阶等效电路模型确定分数阶电容的分数阶阶次；
基于双有源桥变换器的电学参数和分数阶电容的分数阶阶次建立基于分数阶电容的双有源桥变化器的小信号模型；
基于分数阶电容的双有源桥变化器的小信号模型得到基于分数阶电容的双有源桥变换器的分数阶模型。
在第一方面的一种可能的实现方式中，获取双有源桥变换器的电学参数，包括：
获取双有源桥变换器中的变压器参数以及设定的电压增益；
基于变压器参数以及设定的电压增益，确定变压器变比和双有源桥变换器的输出电容。
在第一方面的一种可能的实现方式中，分数阶电容的分数阶等效电路模型表示为：
其中，C为实际电容的标称值，RΩ代表实际电容的串联等效电阻，j为复变函数中的虚部，ω为角频率。
在第一方面的一种可能的实现方式中，获得串联等效电阻RΩ和分数阶电容的阶次β，包括：
获取实际电容在预设频率范围内的阻抗数据；
基于阻抗数据，通过数值拟合方法获得分数阶电容的阶次β和串联等效电阻RΩ。
在第一方面的一种可能的实现方式中，基于双有源桥变换器的电学参数和分数阶电容的分数阶阶次建立基于分数阶电容的双有源桥变换器的小信号模型，包括：
定义变压器的第一工作模式和第二工作模式；
选取电感电流和分数阶电容电压作为状态变量；
求得在第一工作模式下，电感电流和分数阶电容电压的第一状态空间表达式；求得在所述第二工作模式下，电感电流和分数阶电容电压的第二状态空间表达式；
基于第一状态空间表达式和第二状态空间表达式，获得双有源桥变化器的小信号模型。
在第一方面的一种可能的实现方式中，第一工作模式为变压器的原边电压与变压器的副边电压的极性相同；
第二工作模式为变压器的原边电压与变压器的副边电压的极性相反。
在第一方面的一种可能的实现方式中，基于双有源桥变化器的小信号模型表示为：
其中，god为输出电流对移相比d的偏导，为输出电流对输入电压的偏导，gid为输入电流对移相比d的偏导，/>为输入电流对输出电压的偏导，/>为输出电流交流小信号，为输入电流的交流小信号，/>为移相比的交流小信号，/>为输入电压的交流小信号，/>为输出电压的交流小信号。
在第一方面的一种可能的实现方式中，基于分数阶电容的双有源桥变换器的分数阶模型，包括：
控制到输出的分数阶模型为：
控制到状态的分数阶模型为:
输入到输出的分数阶模型为：
输入到状态的分数阶模型为：
其中：Δc(s)，为拉普拉斯变换后的复函数；s代表拉普拉斯变换中的复频率；/>为电感电流的小信号扰动量的复函数；/>为电容电压的小信号扰动量的复函数；/>为输入电压的交流小信号扰动量的复函数；/>为移相比的复函数。
在第一方面的一种可能的实现方式中，基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶模型中的拉普拉斯变换后的复函数Δc(s)的确定公式为：
其中，M11和M12为系数矩阵；R是双有源桥变换器的负载阻抗；β为分数阶电容的分数阶阶次；Co为双有源桥变换器的输出电容。
第二方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项的基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
本申请实施例，考虑到实际电容的分数阶本质，在计算分数阶电容的分数阶阶次的基础上，建立了一种基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶模型。通过引入分数阶电容作为可调参数，使控制器参数设计更加灵活，解决传统整数阶模型在控制器设计环节响应时间慢，超调量大，动态特性差等问题。基于分数阶电容的双有源桥变换器模型方法搭建的元器件仿真模型更贴近元器件实际特性，进而能够建立高精确度的双有源桥变换器拓扑结构等效模型，基于此方法制造的电力电子设备在电力系统中应用更加可靠。
可以理解的是，上述第二方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法流程示意图；
图2是本申请一实施例提供的基于分数阶电容的双有源桥变换器的拓扑结构示意图；
图3是本申请一实施例提供的移相比d和电压增益M实现软开关的条件示意图；
图4是本申请一实施例提供的实际电容的等效分数阶模型图；
图5是本申请一实施例提供的双有源桥变换器稳态工作时的主要波形图；
图6是本申请一实施例提供的变换器稳态时电感电流波形图；
图7是本申请一实施例提供的变换器的等效小信号模型图；
图8是本申请一实施例提供的两种不同模型下系统的阶跃响应示意图；
图9是本申请一实施例提供的负载扰动时两种模型下系统的动态响应示意图；
图10是本申请一实施例提供的终端设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图和具体实施方式，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1是本申请一实施例提供的基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法的示意性流程图，参照图1，对该基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法的详述如下：
在步骤101中，获取双有源桥变换器的电学参数。
具体的，获取双有源桥变换器的电学参数，可以包括：获取双有源桥变换器中的变压器参数以及设定的电压增益；基于变压器参数以及设定的电压增益，确定变压器变比和双有源桥变换器的输出电容。
示例性的，基于分数阶电容的双有源桥变换器包括原边全桥、副边全桥、变压器、电感和分数阶电容，如图2所示。双有源桥变换器主要电学参数可以包括：双有源桥变换器的半个工作周期T、电感Ls、工作频率fs、输出电容Co、输入电流Ii、输出电流Io、移相比d、和高频变压器变比n；V1为变压器原边电压，V2为变压器副边电压。
示例性的，图2中的D1-D8为变换器中的二极管元件，T1-T8为对应于二极管元件的各开关的触发信号。
需要说明的是，后续关于分数阶电容，即为考虑到分数阶的输出电容Co。
示例性的，双有源桥变换器的电学参数还可以包括双有源桥变换器稳态时的输入电压Vi和双有源桥变换器稳态时的输出电压Vo。
设定双有源桥变换器的电压增益为M，再根据关系式：
确定高频变压器变比n。
其中，如图3所示，为了满足双有源桥变换器的输出功率和移相比之间有较好的线性关系，需要通过选择合适的高频变压器变比n，使电压增益接近于1，使双有源桥变换器在较宽工作范围内满足ZVS(Zero Voltage Switch，零电压导通)的条件。
示例性的，基于变压器参数以及设定的电压增益M，确定变压器变比和双有源桥变换器的输出电容，包括：
先根据关系式：
确定电感Ls。其中，Io是双有源桥变换器稳态时的输出电流，fs是双有源桥变换器的工作频率，d是双有源桥变换器的移相比，n是变压器的变比，Vo是双有源桥变换器稳态时的输出电压。
再根据对双有源桥变换器的输出电压纹波ΔVo的设计要求，利用公式：
确定双有源桥变换器的输出电容Co，其中，R是双有源桥变换器的负载阻抗。
在步骤102中，基于双有源桥变换器的电学参数，构建分数阶电容的分数阶等效电路模型，基于分数阶电容的分数阶等效电路模型确定分数阶电容的分数阶阶次。
具体的，参见图4，以C代表实际电容的标称值，考虑电容阻抗及其等效串联电阻的阻值均随工作频率变化的特性，引入分数阶阶次β对实际电容的标称值C进行修正。根据输出电容Co确定实际电容的型号，并构建输出电容Co的分数阶等效电路模型，即分数阶电容的分数阶等效电路模型，该模型可以表示为：
其中，β为分数阶电容的阶次，RΩ代表实际电容的串联等效电阻，j为复变函数中的虚部，ω为角频率。
上述分数阶电容的分数阶等效电路模型，即为输出电容的等效阻抗Z。
具体的，获得串联等效电阻RΩ和分数阶电容的阶次β，包括：获取实际电容在预设频率范围内的阻抗数据；基于阻抗数据，通过数值拟合方法获得分数阶电容的阶次β和串联等效电阻RΩ。
示例性的，预设频率范围可以为100Hz到1MHz。
示例性的，可以通过扫频法，获取实际电容在100Hz-1MHz内的阻抗数据。
在步骤103中，基于双有源桥变换器的电学参数和分数阶电容的分数阶阶次建立基于分数阶电容的双有源桥变化器的小信号模型。
具体的，基于双有源桥变换器的电学参数和分数阶电容的分数阶阶次建立基于分数阶电容的双有源桥变换器的小信号模型，包括：定义变压器的第一工作模式和第二工作模式；选取电感电流和分数阶电容电压/>作为状态变量；求得在第一工作模式下，电感电流/>和分数阶电容电压/>的第一状态空间表达式；求得在第二工作模式下，电感电流/>和分数阶电容电压/>的第二状态空间表达式；基于第一状态空间表达式和第二状态空间表达式，获得双有源桥变化器的小信号模型。
示例性的，如图5和图6所示，首先定义两种工作模式，第一工作模式为变压器原边电压V1与副边电压V2的极性相同；第二工作模式为变压器原边电压V1与副边电压V2的极性相反。t为时间，ti为第i个时刻，i＝0～6。
其中，例如，t0≤t≤t2为在第一工作模式下；t2≤t≤t3为在第二工作模式下。
示例性的，选取电感电流和电容电压作为状态变量，则有：
其中，x1为电感电流x2为分数阶电容两端的电压/> 为电感电流/>对时间t的导数，/>为分数阶电容两端的电压/>对时间t的导数。
电感两端电压与电感Ls的关系表示为：
分数阶电容Co两端的电流iC与分数阶电容Co的关系表示为：
根据所设的状态变量，获得开关管导通期间(dT)的状态空间表达式为：
以及开关管关断期间(d3)的状态空间表达式为：
进而可以获得整个周期内的状态方程为：
其中，为电感电流的小信号扰动量；/>为分数阶电容电压的小信号扰动量；d0指t0-t1时间段的移相比，d1指t1-t2时间段的移相比，d2指t2-t3时间段的移相比，d3指t3-t4时间段的移相比，并且/>t1，t2，t3为双有源桥变换器对应的工作时刻，N11，Q11，M11和M12为系数矩阵。
具体的，基于第一状态空间表达式和第二状态空间表达式，获得双有源桥变化器的小信号模型，包括：对移相比d、输入电压Vi以及状态变量进行分离扰动，线性化处理得到基于分数阶电容的双有源桥变换器的小信号模型，如图7所示。
其中，双有源桥变化器的小信号模型表示为：
其中，god为输出电流对移相比d的偏导，为输出电流对输入电压的偏导，gid为输入电流对移相比d的偏导，/>为输入电流对输出电压的偏导，/>为输出电流交流小信号，为输入电流的交流小信号，/>为移相比的交流小信号，/>为输入电压的交流小信号，/>为输出电压的交流小信号。
在步骤104中，基于分数阶电容的双有源桥变换器的分数阶平均模型得到基于分数阶电容的双有源桥变换器的分数阶模型。
具体的，在双有源桥变换器的小信号模型的基础上对电感和分数阶电容进行拉普拉斯变换，得到：
其中，N11，Q11，M11和M12为系数矩阵。
具体的，M11为系数矩阵表示为：
M12为系数矩阵表示为：
N11为系数矩阵表示为：
Q11为系数矩阵表示为：
其中，D为移相比d的直流分量。
具体的，为了得到基于分数阶电容的双有源桥变换器的不同状态下的分数阶传递函数，将双有源桥变换器全周期内的状态空间进行线性化处理，得到基于分数阶电容的双有源桥变换器的分数阶模型，包括：
对双有源桥变换器全周期内的状态空间表达式进行拉普拉斯变换，得到基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶模型。
具体的，基于分数阶电容的双有源桥变换器的分数阶模型，包括：
控制到输出的分数阶模型为：
控制到状态的分数阶模型为：
输入到输出的分数阶模型为：
输入到状态的分数阶模型为：
其中，Δc(s)、为拉普拉斯变换后的复函数；s为拉普拉斯变换中的复频率；/>为电感电流的小信号扰动量的复函数；/>为电容电压的小信号扰动量的复函数；/>为输入电压的交流小信号扰动量的复函数；/>为移相比的复函数。
示例性的，上述各传递函数模型均为基于分数阶电容的双有源桥变换器的分数阶模型。
具体的，基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶模型中的拉普拉斯变换后的复函数Δc(s)的确定公式为：
其中，，M11和M12为系数矩阵；R是双有源桥变换器的负载阻抗；β为分数阶电容的分数阶阶次；Co为双有源桥变换器的输出电容。
在上述基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶模型中，控制到输出的分数阶模型中的拉普拉斯变换后的复函数的确定公式为：
在上述基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶模型中，控制到状态的分数阶模型中的拉普拉斯变换后的复函数的确定公式为：
在上述基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶模型中，输入到输出的分数阶模型中的拉普拉斯变换后的复函数的确定公式为：
在上述基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶模型中，输入到状态的分数阶模型中的拉普拉斯变换后的复函数的确定公式为：
为验证本发明所建立的分数阶模型的有效性，与现有的双有源桥变换器的电磁暂态等效模型进行电路分析对比实验。双有源桥变换器的设计参数如表1所示。
表1双有源桥变换器的设计参数
示例性的，实际电容的型号选择A700V156M016ATE040，该型号电容的真实阶次为0.83。
采用表1中的设计参数，将双有源桥变换器的电磁暂态等效模型与本发明中所提出的基于分数阶电容的双有源桥分数阶模型进行对比实验，试验结果见图8和图9。
如图8所示，由于双有源桥变换器的电磁暂态等效模型未考虑实际电容的分数阶阶次，系统的响应时间慢，超调量较大，动态特性较差。
如图9所示，对两种模型在输出侧施加相同的扰动，在启动阶段，根据本发明所提出的基于电容的分数阶建模方法所设计的控制器能够更快的进入稳态。当外部扰动发生时，也具有更强的鲁棒性。负载突变瞬间，输出电压在几个极小幅值震荡后迅速恢复稳定，即系统的动态降落和恢复时间都比较小，系统的抗负载扰动能力强。
由此可以看出，在高频高压场合，电容的分数阶阶次不应忽略，可见本发明提出的基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法，更能反应出变换器的真实状态，提高了双有源桥变换器模型的自由度，更准确地描述了系统的实际特性。使电路系统的设计更加准确，使系统控制器参数也变得更加灵活。
本发明方法针对电容的分数阶特性，建立了基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶模型，与传统的整数阶模型相比，引入了分数阶电容作为可调参数，提高了双有源桥变换器模型的自由度，更准确地描述了系统的实际特性。使电路系统的设计更加准确，使系统控制器参数也变得更加灵活。
本发明以分数阶微积分理论在双有源桥变换器建模分析过程中的应用为基础，对理想电容元件的构造以及实际元件的分数阶特性展开研究，建立了基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶模型，提高了采用这种模型进行建模的电路系统的精确度。通过得到的分数阶模型，可根据实际中电容性能选择合适的阶次，为单移相调制的双有源桥变换器设计和优化、稳定性分析提供了新的有效途径。
本申请实施例还提供了一种终端设备，参见图10，该终端设备200可以包括：至少一个处理器210和存储器220，存储器220中存储有可在至少一个处理器210上运行的计算机程序221，处理器210执行计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤，例如图1所示实施例中的步骤101至步骤104。
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器220中，并由处理器210执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序段，该程序段用于描述计算机程序在终端设备200中的执行过程。
本领域技术人员可以理解，图10仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如输入输出设备、网络接入设备、总线等。
处理器210可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器220可以是终端设备的内部存储单元，也可以是终端设备的外部存储设备，例如插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。所述存储器220用于存储所述计算机程序以及终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器220还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component，PCI)总线或扩展工业标准体系结构(ExtendedIndustry Standard Architecture，EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，本申请附图中的总线并不限定仅有一根总线或一种类型的总线。
本申请实施例提供的基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法可以应用于计算机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、个人数字助理(personal digitalassistant，PDA)等终端设备上，本申请实施例对终端设备的具体类型不作任何限制。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法各个实施例中的步骤。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动终端上运行时，使得移动终端执行时实现可实现上述基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法各个实施例中的步骤。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法，其特征在于，包括：
获取双有源桥变换器的电学参数；
基于所述双有源桥变换器的电学参数，构建分数阶电容的分数阶等效电路模型，基于所述分数阶电容的分数阶等效电路模型确定所述分数阶电容的分数阶阶次；所述分数阶电容的分数阶等效电路模型表示为：
其中，C为实际电容的标称值，代表实际电容的串联等效电阻，j表示复变函数中的虚部，/>为角频率；
基于所述双有源桥变换器的电学参数和所述分数阶电容的分数阶阶次建立基于分数阶电容的双有源桥变化器的小信号模型；所述双有源桥变化器的小信号模型表示为：
其中，为输出电流对移相比d的偏导，/>为输出电流对输入电压的偏导，/>为输入电流对移相比d的偏导，/>为输入电流对输出电压的偏导，/>为输出电流交流小信号，/>为输入电流的交流小信号，/>为移相比的交流小信号，/>为输入电压的交流小信号，/>为输出电压的交流小信号；
基于所述分数阶电容的双有源桥变化器的小信号模型得到基于分数阶电容的双有源桥变换器的分数阶模型。
2.如权利要求1所述的基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法，其特征在于，获取双有源桥变换器的电学参数，包括：
获取所述双有源桥变换器中的变压器参数以及设定的电压增益；
基于所述变压器参数以及设定的电压增益，确定所述变压器变比和所述双有源桥变换器的输出电容。
3.如权利要求1所述的基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法，其特征在于，获得所述串联等效电阻和所述分数阶电容的阶次/>，包括：
获取所述实际电容在预设频率范围内的阻抗数据；
基于所述阻抗数据，通过数值拟合方法获得所述分数阶电容的阶次和所述串联等效电阻/>。
4.如权利要求1所述的基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法，其特征在于，基于所述双有源桥变换器的电学参数和所述分数阶电容的分数阶阶次建立基于所述分数阶电容的双有源桥变换器的小信号模型，包括：
定义变压器的第一工作模式和第二工作模式；
选取电感电流和分数阶电容电压作为状态变量；
求得在所述第一工作模式下，所述电感电流和所述分数阶电容电压的第一状态空间表达式；求得在所述第二工作模式下，所述电感电流和所述分数阶电容电压的第二状态空间表达式；
基于所述第一状态空间表达式和所述第二状态空间表达式，获得双有源桥变化器的小信号模型。
5.如权利要求4所述的基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法，其特征在于，所述第一工作模式为所述变压器的原边电压与所述变压器的副边电压的极性相同；
所述第二工作模式为所述变压器的原边电压与所述变压器的副边电压的极性相反。
6.如权利要求1所述的基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法，其特征在于，所述基于分数阶电容的双有源桥变换器的分数阶模型，包括：
控制到输出的分数阶模型为：；
控制到状态的分数阶模型为: ；
输入到输出的分数阶模型为：；
输入到状态的分数阶模型为：；
其中：，/>，/> ，/>，/>为拉普拉斯变换后的复函数；s代表拉普拉斯变换中的复频率；/>为电感电流的小信号扰动量的复函数；/>为电容电压的小信号扰动量的复函数；/>为输入电压的交流小信号扰动量的复函数；/>为移相比的复函数。
7.如权利要求6所述的基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法，其特征在于，基于所述分数阶电容的双有源桥变换器分数阶模型中的拉普拉斯变换后的复函数的确定公式为：
其中，和/>为系数矩阵；R是双有源桥变换器的负载阻抗；/>为分数阶电容的分数阶阶次；/>为所述双有源桥变换器的输出电容。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的基于分数阶电容的双有源桥变换器分数阶建模方法。
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