[发明专利]同时求解开关变换器多尺度状态变量的非线性建模方法

摘要

本发明公开了一种同时求解开关变换器多尺度状态变量的非线性建模方法，该方法是在建模过程中开关管和二极管用其机理模型等效，采用连续的非线性周期函数拟合描述器件通断特性的离散开关函数，得到描述开关变换器电路级和器件级状态变量的统一非线性连续数学模型；再利用非线性分析方法求解，能够同时获得开关变换器电路级和器件级状态变量稳态周期解的近似解析表达式，即能获得开关变换器多尺度状态变量的稳态周期解析解。本发明实现了开关变换器的器件级尺度与电路级尺度相结合的统一建模，通过采用连续的非线性周期函数拟合传统的描述器件通断特性的离散开关函数，实现了变换器的连续统一建模。

主权项

1.同时求解开关变换器多尺度状态变量的非线性建模方法，其特征在于：该方法是在建模过程中开关管和二极管用其机理模型等效，采用连续的非线性周期函数拟合描述器件通断特性的离散开关函数，得到描述开关变换器电路级和器件级状态变量的统一非线性连续数学模型；再利用非线性分析方法求解，能够同时获得开关变换器电路级和器件级状态变量稳态周期解的近似解析表达式，即能获得开关变换器多尺度状态变量的稳态周期解析解；其包括以下步骤：/nS1、将开关器件场效应晶体管MOSFET用其简化的器件机理模型等效；将二极管器件用非线性电阻来等效，其中该非线性电阻的伏安特性用二极管的PN结电流方程描述；/nS2、用连续非线性周期函数拟合开关器件门极驱动信号的离散开关函数；/nS3、建立用微分方程描述的开关变换器的多尺度统一非线性数学模型；/nS4、将步骤S2的非线性周期函数展开成傅里叶级数；/nS5、获取开关变换器近似线性等效数学模型/n利用非线性分析方法对步骤S3建立的非线性数学模型进行分解，得到其近似线性等效数学模型，该等效数学模型是由一系列线性方程组成的方程组，包含一个求解系统状态变量主分量的方程和若干求解状态变量各阶修正量的方程；/nS6、获取开关变换器多尺度状态变量稳态周期解的近似解析表达式/n利用谐波平衡原理逐步求解步骤S5所述等效数学模型中的各个方程，获取开关变换器电路级和器件级状态变量的直流分量和各阶修正量，从而得到开关变换器多尺度状态变量稳态周期解的近似解析表达式。/n