一种电力电子开关模型的制作方法

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电力电子开关模型。

背景技术：

近年来，随着功率半导体器件和自动控制技术的发展，电力电子系统得到了越来越广泛的应用。在电力电子系统的研发过程中，模型等效起到了十分重要的作用，可以对电力电子系统的电路设计以及控制算法进行充分验证，从而降低产品试制的风险。

从系统分析的角度出发，电路仿真涉及到求解一组满足基尔霍夫定律的一阶微分方程组，即描述电路受到特定激励后随时间变化的动态行为。同时，为了采用数字计算机求解，需要对微分方程组进行适当离散化，从而得到电路的差分方程描述，以便于数字计算机的迭代计算。将电路方程与离散化方法相结合，就产生了一种通用化算法——电磁暂态程序(Electro Magnetic Transients Program，简称EMTP)，能够对包含分布参数和集中参数的电路进行准确的暂态仿真计算。在EMTP方法中，每个电路元件的差分方程都可以看成是一个“诺顿等效电路”，由历史电流源和等效导纳构成。对整个电路，又根据节点导纳法得到系统导纳矩阵，从而形成整个电路的差分方程用于迭代计算。

然而，由于现代电力系统的复杂性，一般只有简单电路(例如RLC电路)才具有直观的微分方程描述；而涉及到电力电子开关等的复杂非线性电路，一般需要采用适当的等效方法，得到采用简单电路元件描述的等效模型。电力电子开关是电能变换的关键，因此研究电力电子开关等效模型就成为了电力电子系统研究的重要工作之一。

一般地，有两种电力电子开关等效建模方法：

(1)大小电阻法，即用小电阻作为开关导通的等效模型，用大电阻作为开关关断的等效模型。

(2)电感电容法，即开关导通时相当于一个小电感，开关关断时相当于一个小电容。通过选取适当的电感、电容参数实现FPGA编程。

本发明人在实施本发明的过程中发现，现有技术中存在以下技术问题：

采用大小电阻法时，开关动作将导致重新生成电路的系统导纳矩阵，容易产生数值振荡，时变的系统矩阵也导致FPGA编程的困难，难以应用最新的并行化计算技术提升计算效率；采用电感电容法时，电感、电容参数的选取十分关键，需要与变化时间以及电路端口等效阻抗相匹配，具体应用时，缺少补偿元件保持电路功率平衡。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的是提供一种电力电子开关模型，能有效解决现有技术系统导纳矩阵时变和缺少补偿元件的缺点。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种电力电子开关模型，包括：电容电阻支路模块、电感电阻支路模块、第一补偿电阻Rcomp1和第二补偿电阻Rcomp2；其中，所述电容电阻支路模块包括电容C和第一电阻R1；所述电感电阻支路模块包括电感L和第二电阻R2；

所述电容C与所述第一电阻R1串联在电源两端；

所述电感L与所述第二电阻R2串联在电源两端；

所述第一补偿电阻Rcomp1串联在电源和所述电容电阻支路模块之间；

所述第二补偿电阻Rcomp2串联在电源和所述电感电阻支路模块之间。

作为上述方案的改进，所述第一补偿元件Rcomp1是负阻器件；所述第二补偿元件Rcomp2是负阻器件。

作为上述方案的改进，所述第一补偿元件Rcomp1阻值的绝对值与所述第一电阻R1的阻值相等；所述第二补偿元件Rcomp2阻值的绝对值与所述第二电阻R2的阻值相等。

作为上述方案的改进，所述电容电阻支路模块和所述电感电阻支路模块的系统导纳矩阵相同。

本实用新型实施例提供的一种电力电子开关模型，具有如下有益效果：

通过电容电阻支路模块构建开关关断状态的模型，电感电阻支路模块构建开关导通状态的模型，使两模块的系统导纳矩阵不变，使该模型适用于FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)编程；在电容电阻支路模块和电感电阻支路模块分别串联一个补偿元件，可保持电路功率平衡。

附图说明

图1是本实用新型实施例中一种电力电子开关模型的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，是本实用新型实施例1提供的一种电力电子开关模型的结构示意图。

本实用新型提供一种电力电子开关模型，包括：电容电阻支路模块、电感电阻支路模块、第一补偿电阻Rcomp1和第二补偿电阻Rcomp2；其中：

电容电阻支路模块包括电容C和第一电阻R1；电感电阻支路模块包括电感L和第二电阻R2。

电容C与所述第一电阻R1串联在电源两端；电感L与第二电阻R2串联在电源两端；第一补偿电阻Rcomp1串联在电源和电容电阻支路模块之间；第二补偿电阻Rcomp2串联在电源和电感电阻支路模块之间。

进一步的，所述第一补偿元件Rcomp1阻值的绝对值与所述第一电阻R1的阻值相等；所述第二补偿元件Rcomp2阻值的绝对值与所述第二电阻R2的阻值相等。

进一步的，所述电容电阻支路模块和所述电感电阻支路模块的系统导纳矩阵相同。

本实用新型实施例提供的一种电力电子开关模型，具有如下有益效果：

通过电容电阻支路模块构建开关关断状态的模型，电感电阻支路模块构建开关导通状态的模型，使两模块的系统导纳矩阵不变，使该模型适用于FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)编程；在电容电阻支路模块和电感电阻支路模块分别串联一个补偿元件，可保持电路功率平衡。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。