一种箝位双子模块等效仿真方法与流程

技术特征：

1.一种箝位双子模块等效仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取箝位双子模块运行参数，建立箝位双子模块的仿真电路，根据所述运行参数对该仿真电路进行仿真；

所述箝位双子模块仿真电路包括三个可控电压源U_eq1、U_eq2、U_eq3和一个受控电阻R_eq，以及两个二极管D₁和D₂，其中，可控电压源U_eq1的正极对应为全桥子模块仿真电路的正极，可控电压源U_eq1的负极通过受控电阻R_eq连接可控电压源U_eq2的正极和可控电压源U_eq3的正极，可控电压源U_eq2的负极连接二极管D₁的负极，可控电压源U_eq3的负极连接二极管D₂的正极，二极管D₁的正极和二极管D₂的负极相连并构成箝位双子模块仿真电路的负极。

2.根据权利要求1所述的箝位双子模块等效仿真方法，其特征在于，根据箝位双子模块的运行工况和投切状态确定箝位双子模块的运行参数，所述运行参数包括三个可控电压源U_eq1、U_eq2、U_eq3和受控电阻R_eq；

(1)当运行工况为正常运行时，三个可控电压源U_eq1、U_eq2、U_eq3和受控电阻R_eq的计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{eq1}=V_{sm\_CDSM1}+V_{sm\_CDSM2}\\ U_{eq2}=0\\ U_{eq3}=0\\ R_{eq}=R_{sm\_CDSM}\end{array}\right.$

(2)当投切状态为正投入时，三个可控电压源U_eq1、U_eq2、U_eq3和受控电阻R_eq的计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{eq1}=0\\ U_{eq2}=V_{sm\_CDSM1}+V_{sm\_CDSM2}\\ U_{eq3}=0\\ R_{eq}=R_{sm\_CDSM}\end{array}\right.$

(3)当投切状态为负投入时，三个可控电压源U_eq1、U_eq2、U_eq3和受控电阻R_eq的计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{eq1}=0\\ U_{eq2}=0\\ U_{eq3}=V_{sm\_CDSM1}+V_{sm\_CDSM2}\\ R_{eq}=R_{sm\_CDSM}\end{array}\right.$

式中，V_{sm_CDSM1}、V_{sm_CDSM2}、R_{sm_CDSM}分别为箝位双子模块等效成戴维南电路的第一等效电压源、第二等效电压源和等效电阻。

3.根据权利要求2所述的箝位双子模块等效仿真方法，其特征在于，所述子模块等效成戴维南电路的第一等效电压源V_{sm_CDSM1}、第二等效电压源V_{sm_CDSM2}的计算公式为：

$\begin{array}{c}{V}_{sm\_CDSM1}=\frac{V_{cEQ1}}{R_{sm1}}\·\frac{r_1+r_2}{\frac{\left(\frac{\left(r_3+r_4\right)\·R_{c2}}{R_{c2}+r_3+r_4}+r_6\right)\·r_7}{\frac{\left(r_3+r_4\right)\·R_{c2}}{R_{c2}+r_3+r_4}+r_6+r_7}+r_5+r_1+r_2}\·r_5\\ +\frac{V_{cEQ1}}{R_{sm1}}\·\frac{r_1+r_2}{\frac{\left(\frac{\left(r_3+r_4\right)\·R_{c2}}{R_{c2}+r_3+r_4}+r_6\right)\·r_7}{\frac{\left(r_3+r_4\right)\·R_{c2}}{R_{c2}+r_3+r_4}+r_6+r_7}+r_5+r_1+r_2}\·\frac{r_7}{\frac{\left(r_3+r_4\right)\·R_{c2}}{R_{c2}+r_3+r_4}+r_6+r_7}\·\frac{R_{c2}}{r_3+r_4+R_{c2}}\·r_3\\ -\frac{V_{cEQ1}}{R_{sm1}}\·\frac{\frac{\left(\frac{\left(r_3+r_4\right)\·R_{c2}}{R_{c2}+r_3+r_4}+r_6\right)\·r_7}{\frac{\left(r_3+r_4\right)\·R_{c2}}{R_{c2}+r_3+r_4}+r_6+r_7}+r_5}{\frac{\left(\frac{\left(r_3+r_4\right)\·R_{c2}}{R_{c2}+r_3+r_4}+r_6\right)\·r_7}{\frac{\left(r_3+r_4\right)\·R_{c2}}{R_{c2}+r_3+r_4}+r_6+r_7}+r_5+r_1+r_2}\·r_1\end{array}$

$\begin{array}{c}{V}_{sm\_CDSM2}=\frac{V_{cEQ1}}{R_{sm2}}\·\frac{r_1+r_2}{\frac{\left(\frac{\left(r_3+r_4\right)\·R_{c2}}{R_{c2}+r_3+r_4}+r_6\right)\·r_7}{\frac{\left(r_3+r_4\right)\·R_{c2}}{R_{c2}+r_3+r_4}+r_6+r_7}+r_5+r_1+r_2}\·r_5\\ +\frac{V_{cEQ1}}{R_{sm2}}\·\frac{r_1+r_2}{\frac{\left(\frac{\left(r_3+r_4\right)\·R_{c2}}{R_{c2}+r_3+r_4}+r_6\right)\·r_7}{\frac{\left(r_3+r_4\right)\·R_{c2}}{R_{c2}+r_3+r_4}+r_6+r_7}+r_5+r_1+r_2}\·\frac{r_7}{\frac{\left(r_3+r_4\right)\·R_{c2}}{R_{c2}+r_3+r_4}+r_6+r_7}\·\frac{R_{c2}}{r_3+r_4+R_{c2}}\·r_3\\ -\frac{V_{cEQ1}}{R_{sm2}}\·\frac{\frac{\left(\frac{\left(r_1+r_2\right)\·R_{c1}}{R_{c1}+r_1+r_2}+r_5\right)\·r_7}{\frac{\left(r_1+r_2\right)\·R_{c1}}{R_{c1}+r_1+r_2}+r_{56}+r_7}+r_6}{\frac{\left(\frac{\left(r_1+r_2\right)\·R_{c1}}{R_{c1}+r_1+r_2}+r_5\right)\·r_7}{\frac{\left(r_1+r_2\right)\·R_{c1}}{R_{c1}+r_1+r_2}+r_{56}+r_7}+r_6+r_3+r_4}\·r_3\end{array}$

$R_{sm1}=\frac{\left(\frac{\left(\frac{(r_3+r_4)\·R_{c2}}{R_{c2}+r_3+r_4}+r_6\right)\·r_7}{\frac{(r_3+r_4)\·R_{c2}}{R_{c2}+r_3+r_4}+r_6+r_7}+r_5\right)\·(r_1+r_2)}{\frac{\left(\frac{(r_3+r_4)\·R_{c2}}{R_{c2}+r_3+r_4}+r_6\right)\·r_7}{\frac{(r_3+r_4)\·R_{c2}}{R_{c2}+r_3+r_4}+r_6+r_7}+r_5+r_1+r_2}+R_{c1}$

$R_{sm2}=\frac{\left(\frac{\left(\frac{(r_1+r_2)\·R_{c1}}{R_{c1}+r_1+r_2}+r_5\right)\·r_7}{\frac{(r_1+r_2)\·R_{c1}}{R_{c1}+r_1+r_2}+r_{56}+r_7}+r_6\right)\·(r_3+r_4)}{\frac{\left(\frac{(r_1+r_2)\·R_{c1}}{R_{c1}+r_1+r_2}+r_5\right)\·r_7}{\frac{(r_1+r_2)\·R_{c1}}{R_{c1}+r_1+r_2}+r_{56}+r_7}+r_6+r_3+r_4}+R_{c2}$

式中，r₁、r₂、r₃、r₄、r₇分别为开关管T₁、T₂、T₃、T₄、T₇的等效电阻，r₅、r₆分别为二极管D₅、D₆的等效电阻，V_cEQ1为箝位第一子模块中第一电容的等效历史电压源，V_cEQ2为子模块中第二电容的等效历史电压源，R_c1为第一子模块中与第一电容C₁大小、仿真步长有关的等效电阻，R_c2为子模块中与第二电容C₂大小、仿真步长有关的等效电阻，R_sm1、R_sm2为中间变量。

4.根据权利要求2所述的箝位双子模块等效仿真方法，其特征在于，所述子模块等效成戴维南电路的等效电阻R_{sm_CDSM}的计算公式为：

$R_{sm\_CDSM}=r_{eq1}+r_{eq4}+r_{eq7}+\frac{\left(r_{eq8}+r_3\right)\·\left(r_{eq9}+r_4\right)}{r_{eq8}+r_3+r_{eq9}+r_4}$

式中,r_eq1、r_eq2、r_eq3、r_eq4、r_eq5、r_eq6、r_eq7均为中间变量，计算式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{r}_{eq1}=\frac{r_1{r}_2}{r_1+r_2+R_{c1}}\\ r_{eq2}=\frac{R_{c1}{r}_1}{r_1+r_2+R_{c1}}\\ r_{eq3}=\frac{R_{c1}{r}_2}{r_1+r_2+R_{c1}}\\ r_{eq4}=\frac{r_{eq3}\·\left(r_{eq2}+r_5\right)}{r_{eq2}+r_{eq3}+r_7+r_5}\\ r_{eq5}=\frac{\left(r_{eq2}+r_5\right)\·r_7}{r_{eq2}+r_{eq3}+r_7+r_5}\\ r_{eq6}=\frac{r_{eq3}\·r_7}{r_{eq2}+r_{eq3}+r_7+r_5}\\ r_{eq7}=\frac{r_{eq5}\·\left(r_{eq6}+r_6\right)}{r_{eq5}+r_{eq6}+r_6+R_{c2}}\\ r_{eq8}=\frac{r_{eq5}\·R_{c2}}{r_{eq5}+r_{eq6}+r_6+R_{c2}}\\ r_{eq9}=\frac{R_{c2}\·\left(r_{eq6}+r_6\right)}{r_{eq5}+r_{eq6}+r_6+R_{c2}}\end{array}\right..$

5.根据权利要求3或4所述的箝位双子模块等效仿真方法，其特征在于，所述r₁、r₂、r₃、r₄、r₅、r₆、r₇计算式为：

$\left\{\begin{array}{c}{r}_1=R_{off}\·\left(1-k_1\right)+R_{on}\·k_1\\ r_2=R_{on}\·\left(1-k_1\right)+R_{off}\·k_1\\ r_3=R_{on}\·\left(1-k_2\right)+R_{off}\·k_2\\ r_4=R_{off}\·\left(1-k_2\right)+R_{on}\·k_2\\ r_5=R_{on}\·\left(1-p\right)+R_{off}\·p\\ r_6=R_{on}\·\left(1-p\right)+R_{off}\·p\\ r_7=R_{off}\·\left(1-p\right)+R_{on}\·p\end{array}\right.$

式中，R_on为开关器件的通态电阻，R_off为开关器件的断态电阻；状态系数k₁、k₂、p的取值跟箝位双子模块的运行工况和投切状态有关，表示箝位第一子模块状态的系数为k₁，为1表示第一电容C₁接入箝位第一子模块，为0表示第一电容C₁未接入箝位第一子模块；表示箝位第二子模块状态的系数为k₂，为1表示第二电容C₂接入箝位第二子模块，为0表示第二电容C₂未接入箝位第二子模块；p为1表示箝位双子模块正常运行，或者系统闭锁且电流方向为正，p为0表示系统闭锁且电流方向为负。

6.根据权利要求5所述的箝位双子模块等效仿真方法，其特征在于，当运行工况为正常运行状态时，箝位双子模块包括双子模块投入、单子模块投入、双子模块切除三种状态；

当箝位双子模块处于双子模块投入状态时，

$\left\{\begin{array}{c}{k}_1=1\\ k_2=1\\ p=1\end{array}\right.$

当箝位双子模块处于单子模块投入状态时，

$\left\{\begin{array}{c}{k}_1=0\\ k_2=0\\ p=0\end{array}\right.$

或

$\left\{\begin{array}{c}{k}_1=1\\ k_2=0\\ p=1\end{array}\right.$

当箝位双子模块处于双子模块切除状态时，

$\left\{\begin{array}{c}{k}_1=0\\ k_2=0\\ p=1\end{array}\right.$

当运行工况为系统闭锁状态时，箝位双子模块包括正投入、负投入两种状态；

当箝位双子模块处于正投入状态时，

$\left\{\begin{array}{c}{k}_1=1\\ k_2=1\\ p=1\end{array}\right.$

当箝位双子模块处于负投入状态时，

$\left\{\begin{array}{c}{k}_1=0\\ k_2=0\\ p=0\end{array}\right..$

7.根据权利要求3所述的箝位双子模块等效仿真方法，其特征在于，所述，V_cEQ1、V_cEQ2及R_c1、R_c2通过下式计算得到：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_{c1}=\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{2C_1}\\ R_{c2}=\frac{{\mathrm{\ΔT}}_2}{2C_2}\\ V_{cEQ1}\left(t-{\mathrm{\ΔT}}_1\right)=\frac{{\mathrm{\ΔT}}_1}{2C_1}{i}_{c1}\left(t-{\mathrm{\ΔT}}_1\right)+u_{c1}\left(t-{\mathrm{\ΔT}}_1\right)\\ V_{cEQ2}\left(t-{\mathrm{\ΔT}}_2\right)=\frac{{\mathrm{\ΔT}}_2}{2C_2}{i}_{c2}\left(t-{\mathrm{\ΔT}}_2\right)+u_{c2}\left(t-{\mathrm{\ΔT}}_2\right)\end{array}\right.$

式中，ΔT₁、ΔT₂为仿真步长，i_c1(t-ΔT₁)为(t-ΔT₁)时刻第一箝位子模块中流经第一电容C₁的电流，u_c1(t-ΔT₁)为(t-ΔT₁)时刻第一箝位子模块中第一电容C₁历史电压源的电压值；i_c2(t-ΔT₂)为(t-ΔT₂)时刻第二箝位子模块中流经第二电容C₂的电流，u_c2(t-ΔT₂)为(t-ΔT₂)时刻第二箝位子模块中第二电容C₂历史电压源的电压值。