本发明专利技术公开了一种基于模态重构的开关变换器拓扑衍生方法和装置，其中，该方法包括：设定目标开关变换器输入、输出及无源支路的数量与类型，以及模态数量；使用设定的输入、输出及无源支路，进行结构初始化得到回路结构表；选择回路结构表中符合第一预设条件的回路，得到第一结构表；对第一结构表中结构添加器件实际方向，得到第二结构表；基于模态数量，从第二结构表中选取预设的模态数量的回路结构进行组合得到第三结构表；对第三结构表进行第二预设条件筛选得到第四结构表；对第四结构表添加开关器件还原实际开关变换器。本发明专利技术能够针对开关变换器进行拓扑的衍生，实现使用计算机程序方式实现PWM型开关变换器拓扑的衍生功能。方式实现PWM型开关变换器拓扑的衍生功能。方式实现PWM型开关变换器拓扑的衍生功能。
【技术实现步骤摘要】
一种基于模态重构的开关变换器拓扑衍生方法和装置
[0001]本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种基于模态重构的开关变换器拓扑衍生方法和装置。
技术介绍
[0002]随着可再生能源、数据中心、分布式发电、卫星电源系统等新兴技术的蓬勃发展，传统开关变换器拓扑难以满足以上应用中日益增长的高质量电能变换需求，因此迫切需要研究新型开关变换器拓扑，以满足不断增长的需求。
[0003]目前对于新型开关变换器的提出，一般通过几种方式：
[0004](1)通过归纳总结一类开关变换器所共有的一些机理，利用这些机理进行拓扑推演，包括对偶法、基本开关单元法、组合法等，这些方法能够对特定开关变换器类型进行推广，但数量有限，且依赖研究人员的经验；
[0005](2)依赖于实践经验，构建新的拓扑，但是该种方法得到拓扑具有随机性，难以形成更多新型拓扑；
[0006](3)基于图论的可编程方法，这类方法是根据给定的开关变换器结构，包括开关、输入输出、无源器件等的数量进行组合与筛选，能够得到大量拓扑以供研究人员选择，但是仍然总器件数量较少，同时只能运用于DC
‑
DC变换器。
[0007]为了加速拓扑创新速度，减少科研人员提出拓扑的压力，如何通过更简洁的方法提出更多可用的拓扑需要进一步研究。
技术实现思路
[0008]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0009]为此，本专利技术的目的在于提供一种更简洁的方法以提出更多可用的新型开关变换器拓扑，从而加速拓扑创新速度，减少科研人员提出拓扑的压力，提出了一种基于模态重构的开关变换器拓扑衍生方法。
[0010]本专利技术的另一个目的在于提出一种基于模态重构的开关变换器拓扑衍生装置。
[0011]为达上述目的，本专利技术一方面提出了基于模态重构的开关变换器拓扑衍生方法，包括以下步骤：
[0012]设定目标开关变换器输入、输出及无源支路的数量与类型，以及模态数量；
[0013]使用设定的所述输入、输出及无源支路，进行结构初始化得到回路结构表；
[0014]选择所述回路结构表中符合第一预设条件的回路，得到第一结构表；
[0015]对所述第一结构表中结构添加器件实际方向，得到第二结构表；
[0016]基于所述模态数量，从所述第二结构表中选取预设的模态数量的回路结构进行组合得到第三结构表；
[0017]对所述第三结构表进行第二预设条件筛选得到第四结构表；
[0018]对所述第四结构表添加开关器件还原实际开关变换器。
[0019]本专利技术实施例的基于模态重构的开关变换器拓扑衍生方法，通过设定目标开关变换器输入、输出及无源支路的数量与类型，以及模态数量；使用设定的输入、输出及无源支路，进行结构初始化得到回路结构表；选择回路结构表中符合第一预设条件的回路，得到第一结构表；对第一结构表中结构添加器件实际方向，得到第二结构表；基于模态数量，从第二结构表中选取预设的模态数量的回路结构进行组合得到第三结构表；对第三结构表进行第二预设条件筛选得到第四结构表；对第四结构表添加开关器件还原实际开关变换器。本专利技术能够针对开关变换器进行拓扑的衍生，实现使用计算机程序方式实现PWM型开关变换器拓扑的衍生功能，加速了拓扑创新速度，减少了科研人员提出拓扑的压力。
[0020]另外，根据本专利技术上述实施例的基于模态重构的开关变换器拓扑衍生方法还可以具有以下附加的技术特征：
[0021]进一步地，设定目标开关变换器输入、输出及无源支路的数量与类型，以及模态数量，包括：
[0022]所述输入支路为电压源，所述输出支路为电阻并联电容，所述无源支路包括电感及电容。
[0023]进一步地，所述第一预设条件，包括：
[0024]所述回路结构表中的结构不包含电感、电流源组成的割集；不包含电容、电压源组成的回路；回路中至少包含一个输入或输出；回路中包含无源器件。
[0025]进一步地，所述第二预设条件，包括：
[0026]电压转换比与占空比相关；两个开关变换器除电感方向相反以外，其余支路全部相同；所述两个开关变换器除输出源方向相反以外，其余支路全部相同；所述两个开关变换器除电感及输出源方向相反以外，其余支路全部相同。
[0027]进一步地，所述对所述第四结构表添加开关器件还原实际开关变换器，包括：
[0028]根据不同模态的连接情况，为电路添加理想开关器件；
[0029]基于所述电路添加的理想开关器件，计算状态方程得到各个开关的关断时电压和导通时电流情况；
[0030]根据所述开关的关断时电压和导通时电流情况，判断开关所属类型；所述开关的类型包括：MOSFET、二极管、晶闸管或双向开关中的一种；其中，所述双向开关指的是关断时能够承受双向电压、电流单向导通的开关结构。
[0031]进一步地，所述回路结构表中的回路结构为开关变换器单个模态只包含输入源、输出源及电感、电容的电路连接方式。
[0032]进一步地，所述得到第三结构表，是基于无源器件包含充、放电模态，输入或输出源存在其中一个模态中。
[0033]进一步地，在进行所述第二预设条件完成筛选后,两种模态组成变换器，则模态的表示方法为：
[0034]M
n
＝(E1[E
11
,E
12
],E2[E
21
,E
22
],E3[E
31
,E
32
])
[0035]其中，E
n
为预先设定的不同支路类型，E
n1
、E
n2
分别为E
n
器件的正端和负端，使用数字表示。
[0036]进一步地，所述对所述第四结构表添加开关器件还原实际开关变换器，还包括：
[0037]计算当前开关变换器静态工作点，基于状态平均的假设，开关变换器的两个模态
中状态变量不变，根据电感电流与电压源电压判断理想开关导通时电流方向与关断时电流方向；当关断时电压为正、导通时电流为正或负则为MOSFET型器件；当关断时电压为正、导通时电流为负则为二极管；当关断时电压为正或负、导通时电流为正则为晶闸管器件；当关断时电压为正或负、导通时电流为正或负则为四象限开关。
[0038]为达到上述目的，本专利技术另一方面提出了一种基于模态重构的开关变换器拓扑衍生装置，包括：
[0039]设定模块，用于设定目标开关变换器输入、输出及无源支路的数量与类型，以及模态数量；
[0040]初始化模块，用于使用设定的所述输入、输出及无源支路，进行结构初始化得到回路结构表；
[0041]预设模块，用于选择所述回路结构表中符合第一预设条件的回路，得到第一结构表；
[0042]添加模块，用于对所述第一结构表中结构添加器件实际方向，得到第二结构表；
[0043]组合模块，用于基本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于模态重构的开关变换器拓扑衍生方法，其特征在于，包括以下步骤：设定目标开关变换器输入、输出及无源支路的数量与类型，以及模态数量；使用设定的所述输入、输出及无源支路，进行结构初始化得到回路结构表；选择所述回路结构表中符合第一预设条件的回路，得到第一结构表；对所述第一结构表中结构添加器件实际方向，得到第二结构表；基于所述模态数量，从所述第二结构表中选取预设的模态数量的回路结构进行组合得到第三结构表；对所述第三结构表进行第二预设条件筛选得到第四结构表；对所述第四结构表添加开关器件还原实际开关变换器。2.根据权利要求1所述的基于模态重构的开关变换器拓扑衍生方法，其特征在于，所述输入支路为电压源，所述输出支路为电阻并联电容，所述无源支路包括电感及电容。3.根据权利要求1所述的基于模态重构的开关变换器拓扑衍生方法，其特征在于，所述第一预设条件包括：所述回路结构表中的结构不包含电感、电流源组成的割集；不包含电容、电压源组成的回路；回路中至少包含一个输入或输出；回路中包含无源器件。4.根据权利要求1所述的基于模态重构的开关变换器拓扑衍生方法，其特征在于，所述第二预设条件，包括：电压转换比与占空比相关；两个开关变换器除电感方向相反以外，其余支路全部相同；所述两个开关变换器除输出源方向相反以外，其余支路全部相同；所述两个开关变换器除电感及输出源方向相反以外，其余支路全部相同。5.根据权利要求1所述的基于模态重构的开关变换器拓扑衍生方法，其特征在于，所述对所述第四结构表添加开关器件还原实际开关变换器，包括：根据不同模态的连接情况，为电路添加理想开关器件；基于所述电路添加的理想开关器件，计算状态方程得到各个开关的关断时电压和导通时电流情况；根据所述关断时电压和导通时电流情况，判断开关所属类型，所述开关的类型包括：MOSFET、二极管、晶闸管和双向开关中的一种；其中，所述双向开关指的是关断时能够承受双向电压、电流单向导通的开关结构。6.根据权利要求1所述的基于模态重构的开关变换器拓扑衍生方法，其特征在于，所述回路结构表中的回路结构为开关变换器单个模态只包含输入源、输出源及电感、电容的电路连接方式。7.根据权利要求1所述的基于模态重构的开关变换器拓扑...
【专利技术属性】
技术研发人员：李虹，尹成东，张波，邓卫华，郑琼林，
申请(专利权)人：华南理工大学武汉永力睿源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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