[发明专利]用于仿真总电路的计算机实现的方法

说明书

本发明涉及一种用于借助于至少一个计算单元仿真总电路的计算机实现的方法，所述总电路在分离步骤中通过分离电路支路而分解成至少两个子电路，每个子电路分别通过子状态空间表示以数学的方式来描述，所述子状态空间表示经由分离的电路支路的耦合变量彼此耦合，并且通过对耦合的子状态空间表示进行数值求解来计算每个子电路，所述子状态空间表示的耦合在耦合方程组中进行描绘，在评估步骤中基于所述耦合方程组计算至少一个稳定性参数，在选择步骤中根据所计算的稳定性参数决定，所述仿真是否基于总电路到子电路的当前的分解，在成功选择之后，通过在所述至少一个计算单元上计算所述子状态空间表示来对所述总电路进行仿真。

技术领域

本发明涉及一种用于借助于至少一个计算单元仿真总电路的计算机实现的方法，其中所述总电路具有电路元件并且所述总电路通过总状态空间表示以数学的方式来描述，所述总电路在分离步骤中通过分离电路支路而分解成至少两个子电路，其中每个子电路分别通过子状态空间表示以数学的方式来描述，其中所述子状态空间表示经由分离的电路支路的耦合变量彼此耦合，并且通过在至少一个计算单元上对耦合的子状态空间表示进行数值求解来计算每个子电路。

背景技术

本发明涉及实时仿真电路的技术领域，以影响或测试技术物理过程。技术物理过程例如可能涉及——尤其是自动化技术中的——由仿真的电路操控的电动马达、供电网络、任意操控的机器部件。但是，技术物理过程也可能例如是控制器，如其大量使用在机动车、飞机、能量获取或能量分布设施等中。第一种应用情况通常用术语快速控制原型(RCP)来描述，第二种应用情况涉及硬件在环仿真(HIL)的领域。

因此，开始提及的计算单元通常是控制器或HIL仿真器的分别具有I/O接口的组成部分，其中借助于所述计算单元执行仿真。经由I/O接口能够读入或输出电信号，其中电信号可以是具有低功率的模拟的或数字的通讯技术信号，但是在功率电子应用的情况中，也可以经由I/O接口传输较大的电功率，例如以用于操控电动马达。

因此，经由I/O接口将总电路的所选择的计算出的输出参量作为电信号输出，使得所述电信号对技术物理过程产生影响。附加地或替选地，技术物理过程的过程量以测量技术的方式来检测并且以电信号的形式经由I/O接口读入并且提供给计算单元。所述仿真对物理世界具有直接影响。

在例如涉及电驱动装置、发电机或供电网络的功率电子应用中，除了欧姆电阻器、电容器和线圈以外，总电路典型地还具有大量(半导体)开关，例如在用于实现变频器的功率输出级(Leistungsendstufe)中。在总电路中于是例如可以产生变流器控制数据，所述变流器控制数据用于适宜地操控变频器的功率开关，其中所述功率开关通常实现为半导体开关元件(例如MOSFET，金属氧化物半导体场效应晶体管)。所述功率开关通过可控制端子能主动地接通或阻断。功率电路中的其它开关元件是二极管，所述二极管例如与功率开关反并联地在电桥电路中使用，并且能够经由所述二极管在功率开关断开时降低通过电感器驱动的电流。所述续流二极管—当然还有其它二极管—不能够经由控制端子主动地接通或阻断，而是从其电端子参量，即从其端电压或内部二级管电流获得其导通状态。

这种电路、尤其是功率电子电路的仿真对所使用的仿真硬件，即对所使用的计算单元和其存储配备提出高要求，尤其也因为所述仿真通常必须实时进行，因为对真实过程产生影响，或者在仿真范畴中对由真实过程以测量技术的方式获得的参量进行处理。因此常常要注意的是，是否满足在计算时间和存储器方面的要求。

用于解决该问题的一个可行方案在于，总电路在开始提及的分离步骤中通过分离电路支路而分解成至少两个子电路。显然，每个单个的子电路的数学描述在结果方面比总电路的数学描述耗费少。这种系统的数学描述通常在状态空间表示的范畴中实现，其中状态参量在此是总电路或子电路的电路支路中的电容器电压和线圈电流。