[发明专利]一种基于节点法实现电压定义电流控制支路元件的方法

摘要

本发明提出了一种基于节点分析法的电压定义电流控制支路的实现方法，可应用于电磁暂态仿真以及计算机辅助电路仿真等领域。节点分析法常被电磁暂态仿真等程序用来建立系统导纳方程，其可以直接处理电流定义电压控制支路。对于电压定义电流控制支路这类元件(如电阻值不为零的电阻元件)，需要将其转换为电流定义电压控制支路才能在节点分析法中实现；但是对于有些电压定义电流控制支路元件(如理想电压源)，由于无法将其直接转换为电流定义电压控制支路，导致此类元件在基于节点分析法的程序中的实现存在困难。本发明通过引入新的节点，并利用电压控制电流源将电压定义电流控制支路元件的支路电流转换为新引入节点的电压，再将支路约束通过新引入节点的基尔霍夫电流定律表示出来，从而解决了基于节点法构建的程序实现电压定义电流控制支路元件的问题。

主权项

一种基于节点法实现电压定义电流控制支路元件的方法，其特征在于：1)本发明使用全电流定义支路电路来模拟改进节点法的方程(1),保持原电流定义支路特性和原节点电压及注入这些节点的电流不变。目标是构造只包含电流定义支路，而且节点电压方程为(2)和(3)的电路。$\left[\begin{array}{cc}Y& B\\ C& D\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_n\\ i_v\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}J\\ E\end{array}\right]---\left(1\right)$其中，第一组方程Yv_n+Bi_v＝J   (2)第i个方程左边是流出第i个节点的支路电流的代数和，电流定义支路电流用节点电压表示，而电压定义支路电流作为未知量；右边是注入该节点的独立电流源的电流代数和。第二组方程Cv_n+Di_v＝E   (3)第k个方程是用节点电压和支路电流表示的第k个电压定义支路的支路特性。2)增加新的节点，并使用电压控制电流源(VCCS)将电压定义电流控制元件的支路电流转换为新增节点的电压，从而将(1)式转换为(4)式的形式：$\left[\begin{array}{cc}Y& B\\ C& D\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_n\\ v_v\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}J\\ E\end{array}\right]---\left(4\right)$3)增加一些电流定义支路使新增节点电压满足原电压定义支路的特性方程，可以根据具体类型的电压定义支路特性来设计这些附加的电流定义支路，其原则是新增节点的电压所满足的基尔霍夫电流定律方程(KCL)等价于原电压定义支路的特性方程。