基于matlab的电力电子电路仿真方法

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1、基于的电力电子电路仿真方法燕山大学郑颖楠张庆友秦皇岛。摘要介绍了一种使用仿真电力电子电路的一般性方法该方法可以得出电力电子电路的大信号非线性仿真模型,为电力电子电路的仿真研究提供了一种方便、快捷的手段。关键词仿真非线性模型·一一,、用卜一一。一几中图法分类号文献标识码文章编号一一一解非线性方程的能力,根据非线性方程组直接构造大月舀信号仿真模型,并基于此对电路进行分析。软件应用广泛,特别是它的可开发的建立非线性方程组工具箱给各行业的工程技术人员提供了便捷,,「面以。,此过程采用基本的电路方法毋庸赘述的实验手段对于电力电子拓扑由于它

2、的非线性可以例示之。对于图所示一电路两开关使用中的开关模拟,因此通过分段分析电路拓,同时动作按电感电流断续而电感电流连续分扑然后使用开关来切换各段电路就可以得出一个完整士之大。一的电路的仿真模型本文以’拓扑川为例叙述其实现方法及应注意的问题,最后给出结论。」石建立非线性仿真模型的一般性规则在电力电子电路中通常含有高频开关如」日,。,等给电路引入了非线性对此类非线性在分。,呼和卜办过习‘”析电路时比较常用的方法是状态空间平均法即首闷万了,一先对电路的一个开关周期进行分段如果电路中的电图拓扑,。和别可得状态方程组感电流工作在连续模式

3、下则分成式两段否,,则分成孔、和几三段。然后分段对电路中的储毖召能元件如乙、列写状态方程式当电感电流连续式中,,,,。了,时有两组状态方程电感电流断续时有三组状态方。程最后对所列状态方程组按开关动作占空比和电流,,断续时间比电流断续时做加权平均形成一个新的一乙二一,。状态方程组并基于此对电路进行分析由于它抓住⋯一,毕了高频开关动作对低频元件的加权平均等效性可以七。较好地描述电路特性状态空间平均法的优点是可以得到代数描述,便于系统分析和综合。不足之处在于它的出发点是线性展开,因而得到的是小信号模型,且过程较繁。本文针对它的不足,利

4、用求©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net基于的电力电子电路仿真方法。开关切换如图所示使用一个脉冲发生器米模。拟开关占空比当路信号为高时选通,。,路否则选通路因此对于之间的切换发生在。脉冲发生器的高低电平变换时而对于路和路的切换,根据电路电感中电流的断续点进行,。当,否工作在断续状态的电感中有电流时选通路则选。通路其中开关和的闽值分别设为。和即可一、卫朋建立,非线性关联矩阵了【尸叮川

5、基于仿真实现和结果沙月,尸‘勺︶︸,、翩扒以图拓扑为例,一。尸叮’当其工作在方式〔时,电感工作在断续模式,而电感工作在连续尹,、,尸叮只模式两管工作在同步状态即同时开通同式中为矩阵。,,,一‘时关断当开通时电源给电感储能为矩阵,’,召刀了电容给负载提供能量当关断时电感为矩阵,,。‘。的能量经流人电容给其充电在其中某为的阶数、,而一时刻电感的电流下降为零电感一直工作构造仿真模型。在连续方式仿真模型具体的实现如图所由于电路工作时是在状态方程组中分时切换,因。不、、此可以通过式得到非线性仿真模型用图进行仿真可以直观地得出电感,、的二、

6、电流波形和电容、上的电压波形,且电容的式中,如公式、。咬仿真模型在形式上与状态空间平均法虽有相似之处,但存在本质的差异。本方法在构造出模型时没作任何忽略和线性近似状态空间平均法是基于一,。汇乎’小纹波近似因此是非线性大信号模型二关联矩阵的实现上述仿真模型可以使用的工具曰箱方便实现。值得指出的是切换阵砂的画实现。在本质上,,是切换时间,其中取决于开关占空比,而,的总和为开关的占空比口‘。,一但的切换时刻与状态和电路参数有关使用’开关描述的关联矩阵的实现方法如一。〕图拓扑非线性仿真模型的实现©1994-2010ChinaAcadem

7、icJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net」马二刀乃,山︸,八曰、︺﹃︸二今︸,、八七卜、︶﹄︸气⋯扮户一一一,’⋯,。⋯司石名图仿真结果电感电流,红的周期波形日电感电流几的局部放大波形。电容,上的电压电容上的电压输出电压。、,电压即是输出电压从图图电感的电开关就可以方便地构造出来并可以很直观地流可以看出电感是工作在断续状态且实现了获得电路的仿真结果,对电路的具有一定指导。二,,。图中在二⋯时刻电流未到零意义不足之处是本方法属于

8、结构性描述而非代数描主。,。要是其工作在断续开环的缘故述不适于系统综合,林,及二林,电路参数如下参考文献林,二协。输人二,工一作频率是不,。罗盯,声从图、图可以看出非线性模型的结果,。与平均模型的稳态结果图略吻合的很好邵户五百百,’结语使作者简介用状态空间平均法