[发明专利]一种复杂电力电子变换器的工作模态分析方法

说明书

本发明公开了一种复杂电力电子变换器的工作模态分析方法，包括步骤：1)将变换器所含各元件画成树状图；2)将树状图中的元件分成不同等级；3)列出每级中所有开关元件可能存在的通断状态组合；4)每级中的开关通断状态组合分别与非开关元件叠加；5)不同等级元件之间叠加，每叠加一级即获得新的模态；6)对模态进行筛选，剔除无效模态；7)依据电流实际流通情况合并有效模态，得出变换器有效工作模态的种类。本发明可获得电力电子变换器的所有工作模态，针对模态的识别全面且简单，可用于包含多开关电力电子变换器电路模态的分析。

技术领域

本发明涉及电力电子变换器有效工作模态识别的技术领域，尤其是指一种复杂电力电子变换器的工作模态分析方法。

背景技术

针对电力电子变换器的模态分析能有效识别电力电子变换器在实际工作过程中的所有有效工作模态，其中包含电力电子变换器正常工作模态及潜在电路模态。由于电力电子系统中含有较多的开关器件，电路模态识别的难度大。因此，需要研究一套适用于识别含多开关的复杂电力电子变换器的模态分析方法。

目前针对电力电子变换器的模态分析方法主要有：广义连接矩阵法、邻接矩阵法、开关布尔矩阵法、网孔组合法及计算机辅助分析法。当电力电子变换器含有较多的开关时，广义连接矩阵法所得矩阵阶数大，求矩阵的模计算复杂。邻接矩阵法用0和1代替各元件之间的联通情况，虽简化计算，但却只能表示电路中各元件之间联系，不能直观表示各模态。除此之外，以上两种方法均是分析电流路径而无法直接获得有效模态，在路径组合模态的过程中，可能会遗漏一些模态，导致分析结果不完备。开关布尔矩阵法则是仅依据开关通断状态对电力电子变换器的工作模态进行直接分析，该方法将所有非开关元件均默认为导通状态接入电路中，因此会导致电路模态识别不全面，同样存在分析结果不完备的缺点。网孔组合法利用网孔之间“并”和“环和”运算获得子电路，但这些子电路包含重复子电路，即在分析过程中含有较多的冗余子电路。同时，当网孔数目较多时，计算量大，重复的子电路数量也相应增加。利用计算机辅助分析软件对电路模态进行分析的方法，通过深度搜索获得有效路径，而对路径之间的组合关系没有提出明确的方法，无法直接获得有效模态，当有效路径较多时组合复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种更加方便、可靠的复杂电力电子变换器的工作模态分析方法，依据电路基本原理及变换器的工作原理，有序叠加变换器中的元件可直接获得变换器所有模态，方便快捷，有助于变换器模态的分析。该方法能够直接通过元件叠加获得电力电子变换器模态而无需通过对有效路径的分析和组合获得有效模态，使得分析过程更加方便、直观。同时在对开关元件通断组合过程中，依据电路和变换器的基本原理，可剔除一些无效电路，从而减少分析整体的计算量并保证分析的完备性。该方法可获得所有有效模态，防止遗漏模态的情况，模态分析结果更加完备。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种复杂电力电子变换器的工作模态分析方法，包括以下步骤：

1)将电力电子变换器中各元件依据电流流通的先后顺序画入树状图中；

2)将树状图中的元件依据电流流通的先后顺序分成不同等级；

3)在满足电路原理及变换器工作原理的条件下，列出每级中所有开关元件可能存在的通断状态组合；

4)将各级中的开关状态组合分别叠加该级中的非开关元件得到该级的所有元件组合；

5)将各级元件组合由级数最大的一级往级数较小的等级依次叠加，每叠加一级即获得相应模态；

6)依据电路原理及变换器的工作原理对所有模态进行筛选，剔除无效模态后便可得到变换器所有有效工作模态；

7)合并实际电流流通路径相同的模态便可得变换器所有有效工作模态的种类。