[发明专利]一种新颖的三相电压型变流器的逻辑切换建模方法

摘要

一种新颖的三相电压型变流器的逻辑切换建模方法，属于电力系统的技术领域。首先，定义单极性布尔逻辑的切换信号；其次，采用基尔霍夫电压定律与电流定律建立三相电压型变流器中各相电流及关于电压的物理方程；接着，根据切换信号，确定三相电压型变流器的8种具有切换模态的动力学系统；最后，根据这8种切换模态设计符合三相电压型变流器具有离散逻辑规则的布尔型逻辑切换系统，获得三相电压型变流器具有混杂演化特征的逻辑切换模型，对该模型进行稳定性分析。本发明解决了传统过程中三相电压型变流器近似线性化建模方法中的局限性问题，由8个子系统组成的切换系统在逻辑切换信号作用下，能够在期望集内进行循环动作，且每次循环的周期可不同。

主权项

1.一种新颖的三相电压型变流器的逻辑切换建模方法，其特征在于，该方法中：首先，定义一种单极性布尔逻辑的切换信号；其次，采用基尔霍夫电压定律与电流定律建立三相电压型变流器中各相电流的物理方程以及关于电压的物理方程；再次，根据定义的单极性布尔逻辑的切换信号，确定三相电压型变流器的8种具有切换模态的动力学系统；最后，根据8种切换模态设计一种符合三相电压型变流器具有离散逻辑规则的布尔型逻辑切换系统，获得三相电压型变流器具有混杂演化特征的逻辑切换模型；包括以下步骤：第一步，针对三相电压型变流器的拓扑结构图，将三相电压型变流器每一相的“上桥臂导通，下桥臂关断”和“上桥臂关断，下桥臂导通”这两种状态分别用单极性布尔逻辑函数δ(k)＝1和δ(k)＝0表示；定义的单极性布尔逻辑δ(k)的切换函数为：其中：k＝a，b，c.δ(a)，δ(b)，δ(c)分别表示在a,b,c相关于上下桥臂的工作状态；兙俥第二步，在三相电压型变流器的拓扑结构图中，基于基尔霍夫电压定律获得三相电压型变流器在每一相的回路方程，根据基尔霍夫电流定律获得直流侧并联大电容电压变化的物理方程；因此，三相电压型变流器的物理方程如下：其中：L为三相交流侧的阻感负载，i_a，i_b和i_c分别为三相电压型变流器的a相电流，b相电流和c相电流，R_s与R_l为三相变流器的开关损耗与和负载电阻；e_L为直流电压源电压，R_L为直流侧电压源的内部电阻，C为直流侧并联的大电容，v_dc表示该电容两端的电压；i_dc为流入逆变侧的总电流；v_0N是0点与N点的电压；第三步，根据定义的布尔逻辑切换函数，选取状态变量x＝[i_a,i_b,i_c,v_dc]^T，建立三相电压型变流器的状态空间方程；其中，x＝[i_a，i_b，i_c，v_dc]^T,x(0)＝[20，20，20，20]^T；第四步，对于上述的三相电压型变流器的状态空间方程，根据布尔逻辑切换函数的各种组合，获得关于单极性布尔逻辑切换函数描述的具有切换模式的动力学系统，得到三相电压型变流器关于离散逻辑规则的布尔型逻辑切换系统：q(k+1)＝Hq(k)   (8)公式(7)表示基于逻辑切换信号的连续时间切换动态模型：x(t)＝[i_a，i_b，i_c，v_dc]^T是系统在t时刻的连续状态变量，是时间的连续函数；q(k)∈{1，2，3，4，5，6，7，8}是基于逻辑的切换信号，是一个分段常值函数，即在每个时间间隔t∈[t_k，t_k+1)都只有一个子系统被激活，且各子系统的激活顺序遵循逻辑规则；A_q(k)表示本动力学系统模型的8个子系统A₁～A₈，即：公式(8)表示基于逻辑切换信号的离散逻辑动态模型；在逻辑系统中，用向量形式表示实数域中系统的离散状态，即实数域中的i在向量域中对应表示为其中q(k)为逻辑系统在k时刻的离散逻辑状态，q(k+1)为逻辑系统的在k+1时刻的离散逻辑状态；H为公式(8)所示的逻辑系统模型的结构矩阵，为：在本系统中，n＝8,即因此，公式(7)与公式(8)通过公共的离散逻辑状态q(k)进行耦合连接，连续的时间切换动态模型按照离散逻辑动态模型的演化次序进行切换式的连续运行。