一种单重四象限变流器仿真方法

摘要

本发明涉及一种单重四象限变流器仿真方法，所述四象限变流器包括变流器和中间电路，变流器由并联的四个支路组成，该方法包括：依据四象限变流器中各开关元件的不同导通状态，构建相应的状态方程；采用Simulink模块搭建单重四象限变流器仿真模型的状态方程判断模块；采用Simulink模块构建单重四象限变流器仿真模型的adams解算模块；利用单重四象限变流器仿真模型进行仿真计算。本发明该建模方法原理直观，易于理解，实现步骤简单，实时计算量小，有利于仿真的实时性，并且仿真更加准确，快速，并有效的保证了零脉冲时的收敛性。

主权项

一种单重四象限变流器仿真方法，所述四象限变流器包括变流器和中间电路，变流器由并联的四个支路组成，第一支路中第一开关元件（T1）的阳极连接输出正端，阴极连接第二开关元件（T2）的阳极，第二开关元件（T2）的阴极连接输出负端；第二支路中第一二极管（D1）的阴极连接输出正端，阳极连接第二二极管（D2）的阴极，第二二极管（D2）的阳极连接输出负端；第三支路中第三开关元件（T3）的阳极连接输出正端，阴极连接第四开关元件（T4）的阳极，第四开关元件（T4）的阴极连接输出负端；第四支路中第三二极管（D3）的阴极连接输出正端，阳极连接第四二极管（D4）的阴极，第四二极管（D4）的阳极连接输出负端；交流电源（UN）一端经串联的第一电感（LN）和第一电阻（RN）后，连接在第一开关元件（T1）和第二开关元件（T2）的公共端，及第一二极管（D1）和第二二极管（D2）的公共端；交流电源（UN）另一端连接在第三开关元件（T3）和第四开关元件（T4）的公共端，及第三二极管（D3）和第四二极管（D4）的公共端；中间电路中包括串联在电源正、负端的第二电感（L2）和第二电阻（R2），及与电源正、负端连接的第一电容（Cd）；电源正、负端输出的电压Ud；其特征在于，该方法包括：依据四象限变流器中各开关元件的不同导通状态，构建相应的状态方程；采用Simulink模块搭建单重四象限变流器仿真模型的状态方程判断模块；采用Simulink模块构建单重四象限变流器仿真模型的ａｄａｍｓ解算模块；　利用单重四象限变流器仿真模型进行仿真计算；　所述状态方程具体为：　当Ｕｓ＝＋Ｕｄ时，即　Ａ1＝1，且Ｂ1＝－1，或Ａ1＝0，Ｂ1＝0且满足ｉＮ＞＝0，或Ａ1＝1，Ｂ1＝0且满足ｉＮ＞＝0，或Ａ1＝0，Ｂ1＝－1且满足ｉＮ＞＝0，所述状态方程为：　 i . N u . d i . 2 u . 2 = - R N / L N - 1 / L N 0 0 1 / C d 0 - 1 / C d 0 0 1 / L 2 0 - 1 / L 2 0 0 1 / C 2 0 i N u d i 2 u 2 + 1 / L N 0 0 - 1 / C d 0 0 0 0 u N i L 当Ｕｓ＝－Ｕｄ时，即　Ａ1＝－1，Ｂ1＝1，或Ａ1＝0，Ｂ1＝0且满足ｉＮ＜0，或Ａ1＝－1，Ｂ1＝0且满足ｉＮ＜＝0，或Ａ1＝0，Ｂ1＝1且满足ｉＮ＜＝0，所述状态方程为： i . N u . d i . 2 u . 2 = - R N / L N - 1 / L N 0 0 - 1 / C d 0 - 1 / C d 0 0 1 / L 2 0 - 1 / L 2 0 0 1 / C 2 0 i N u d i 2 u 2 + 1 / L N 0 0 - 1 / C d 0 0 0 0 u N i L 当Ｕｓ＝　0时，即　Ａ1＝－1，Ｂ1＝－1，或Ａ1＝1，Ｂ1＝1，或Ａ1＝－1，Ｂ1＝0且满足ｉＮ＞0，或Ａ1＝0，Ｂ1＝1且满足ｉＮ＞0，或Ａ1＝1，Ｂ1＝0且满足ｉＮ＜0，或Ａ1＝0，Ｂ1＝－1且满足ｉＮ＜0，所述状态方程为： i . N u . d i . 2 u . 2 = - R N / L N 0 0 0 0 0 - 1 / C d 0 0 1 / L 2 0 - 1 / L 2 0 0 1 / C 2 0 i N u d i 2 u 2 + 1 / L N 0 0 - 1 / C d 0 0 0 0 u N i L Us表示单重四象限变流器的输入端电压；　其中，Ｃ2为滤波支路电容，ｉＮ为网侧电流，Ｕｄ为中间电路电压，ｉ2为滤波支路电感电流，ｕＮ为网侧电压，ｕ2为滤波支路电容电压，ｉＬ为负载电流；　其中所述状态方程判断模块包括控制信号及电流判断子模块和逻辑判断及选择子模块，所述控制信号及电流判断子模块判断控制信号的情况Ａ1和Ｂ1以及网侧电流ｉＮ大于小于零的情况；所述控制信号及电流判断子模块将判断的结果送至所述逻辑判断及选择子模块；其中Ａ1＝Ｔ1－Ｔ2，Ｂ1＝Ｔ3－Ｔ4；所述Ｔ1＝1　时，第一开关元件（Ｔ1）开通，Ｔ1＝0时，第一开关元件（Ｔ1）关断；Ｔ2＝1时， 第二开关元件（Ｔ2）开通，Ｔ2＝0时，第二开关元件（Ｔ2）关断；Ｔ3＝1时，第三开关元件（Ｔ3）开通，Ｔ3＝0时，第三开关元件（Ｔ3）关断；Ｔ4＝1时，第四开关元件（Ｔ4）开通，Ｔ4＝0时，第四开关元件（Ｔ4）关断；　所述Ａ1＝1时，第一开关元件（Ｔ1）开通且第二开关元件（Ｔ2）关断，所述Ａ1＝0时，第一开关元件（Ｔ1）关断且第二开关元件（Ｔ2）关断，Ａ1＝－1时，第一开关元件（Ｔ1）关断且第二开关元件（Ｔ2）开通；所述Ｂ1＝1时，第三开关元件（Ｔ3）开通且第四开关元件（Ｔ4）关断，所述Ｂ1＝0时，第三开关元件（Ｔ3）关断且第四开关元件（Ｔ4）关断，Ｂ1＝－1时，第三开关元件（Ｔ3）关断且第四开关元件（Ｔ4）开通。