[发明专利]一种电力电子变换器潜在电路状态获取方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力电子变换器的开关状态获取方法及装置。

背景技术

目前全世界60％以上的电能和80％以上的新能源需要经过电力电子系统变换后才能供给负载使用。近年来，随着电力电子技术的发展，很多新拓扑都是基于改变现有变换器的某些缺陷，采用增加拓扑单元或元件的方式得到的，以致变换器的拓扑结构更加复杂，从而造成了特性优化与变换器复杂程度呈正比增加的趋势。已有的研究证实在电力电子变换器中存在潜电路状态，它能够导致系统出现非期望的功能或抑制所期望的功能。由于潜电路状态往往是隐藏在正常的设计功能之后，是一种为了实现某种要求的系统功能而引入的、设计者并没有意识到的附加功能。当潜在的激励条件满足时才发生作用，故难以通过试验方式来甄别。因此，随着电力电子系统的规模和复杂程度不断增加，有必要开展电力电子变换器潜电路分析技术的研究，以满足对电力电子系统安全和可靠性的要求，进一步提高电力电子变换器的实用性。

通过对现有技术的综合分析和比较，目前所报道的潜电路分析方法主要存在以下几个方面的问题：(1)没有考虑到不同电力电子变换器拓扑结构的差异，试图建立适用于所有变换器的通用的潜电路分析判据和线索表；(2)基于连接矩阵、广义连接矩阵、邻接矩阵、邻接表、以及基于器件的电流特性模型等潜电路搜索算法，得到的潜电路分析结果均为单电流回路路径，需要大量的人工分析才能得到实际的开关工作状态。(3)基于开关布尔矩阵的分析方法，依赖于MATLAB软件，难以分类建立各种电力电子变换器的潜电路分析线索表。

从总体上来看，关于电力电子变换器潜电路分析方法的研究远未形成系统化的方法和理论体系，还有待于进一步发展和进行全面的研究开发工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力电子变换器潜在电路状态获取方法及装置，旨在解决现有电力电子变换器潜在电路状态获取方法及装置对复杂电力电子变换器潜在开关状态获取较为复杂，分析精度低的技术缺陷。

为此，本发明所述的一种电力电子变换器潜在电路状态获取方法及装置采用的技术方案如下：

一种电力电子变换器潜在电路状态获取方法，包括：

获取待测电路的元器件仿真模型，建立所述电路的拓扑模型；

根据所述电路中的开关器件，获取所述拓扑模型的所有开关状态；

根据预设条件建立所述拓扑模型对应的开关状态分析线索表，识别所述拓扑模型的所有开关状态中的无效开关状态；

向所述拓扑模型输入至少一开关器件的开关状态后，获取所述拓扑模型的正常开关状态；

根据所述拓扑模型的所有开关状态、无效开关状态和正常开关状态，计算所述拓扑模型的潜在开关状态。

作为一种优选的技术方案，所述获取待测电路的元器件仿真模型，建立所述电路的拓扑模型的步骤包括：

获取所述电力电子元器件仿真库及其元件链表和电流路径链表；

将所述电力电子元器件的仿真模型进行拓扑连接，获得所述电路的拓扑模型。

作为一种优选的技术方案，所述电力电子元器件仿真库的电力电子元器件包括电阻、电感、电容、开关电容、寄生电容、二极管、全控开关、电源、变压器。

作为一种优选的技术方案，所述开关器件包括全控开关、二极管。

作为一种优选的技术方案，所述根据所述电路中的开关器件，获取所述拓扑模型的所有开关状态的步骤包括：

根据深度优先搜索算法遍历所述开关器件的开关状态，实现所述开关器件所有的开关状态的搜索；

在各开关器件的开关组合中依次删除所述拓扑模型中处于断开状态的开关元件及其连接导线进行保存，得到所述拓扑模型的所有开关状态。

作为一种优选的技术方案，根据深度优先搜索算法遍历所述开关器件从全部断开到全部导通状态下的所有开关状态，实现所述开关器件所有的开关状态的搜索。

作为一种优选的技术方案，所述根据预设条件建立所述拓扑模型对应的开关状态分析线索表的步骤包括：

根据基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律，对至少一开关器件的开关状态建立该开关器件对应的开关状态分析线索表。

作为一种优选的技术方案，所述预设条件包括下列一种或多种：

1)所述拓扑模型的开关状态的单电流回路中仅包含电源和开关器件；

2)所述拓扑模型的开关状态的单电流回路中仅包含电容和开关元件；

3)所述拓扑模型的开关状态的单电流回路中仅包含电阻和开关元件；

4)所述拓扑模型的开关状态的单电流回路中仅包含电感和开关元件；