基于混杂Ｐｅｔｒｉ机的单相全桥ＤＣ／ＡＣ变换器电路的建模方法技术

一种基于混杂Ｐｅｔｒｉ机的单相全桥ＤＣ／ＡＣ变换器电路建模方法，它包括以下步骤：①确定工作状态个数；②确定工作状态之间的转换条件；③根据系统参数确定状态变量和输入变量、输出变量、输入矩阵、状态矩阵、输出矩阵；④建立数学模型。本发明专利技术的优点在于：利用混杂Ｐｅｔｒｉ机对单相全桥ＤＣ／ＡＣ变换器电路建立的模型十分精确，并利于准确分析系统的稳定性和控制性能，特别针对变换器系统的一些由开关切换引起的复杂特性；单相全桥ＤＣ／ＡＣ变换器电路具有结构简单、体积小、变换效率高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种DC/AC变换器电路建模方法，特别是一种基于混杂Petri机的DC/ AC变换器电路建模方法，属于电力电子技术和混杂动态系统

技术介绍
近年来，国内外对于混杂动态系统理论有了深入的研究，这使得用其研究电力电 子电路成为可能。同时，也为电力电子系统建模提供了许多新的方案，诸如混杂Petri机模 型、有限自动机模型、切换系统模型、混合逻辑动态系统模型等。DC/AC逆变器是电力电子装置的一种，电力电子装置的一个显著特点是含有功率 开关器件，功率开关的存在使得电力电子系统成为典型的开关非线性系统，进行精确建模 比较困难，目前普遍采用周期平均的方法，即忽略功率器件的开关特性，在一个采样周期内 对系统各变量进行平均，用周期平均值代替瞬时值来得到相应的系统模型。在这种简化的 模型上分析设计控制器有较大的局限性，只能从宏观上了解变换器的性能，无法准确获知 它的变化规律，而且在需要设计高性能控制器时也显得无能为力。因而电力电子技术要有 实质性的突破，需要依靠与之相适应的基础理论研究的发展，然而，混杂Petri机建模方法 为建立DC/AC变换器电路的精确模型提供了理论基础。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种基于混杂Petri机的 单相全桥DC/AC变换器电路建模方法。该方法利用Petri机对DC/AC变换器建立精确的模 型，通过模型的分析得出变换器控制系统完整的控制特性，可以从混杂系统的角度来分析 电路的变化规律、控制策略以及故障诊断等。在电力电子系统中引入现代非线性理论，弥补 电力电子系统的控制基础理论，促使电力电子技术向更高的层次发展。本专利技术提供的基于混杂Petri机的DC/AC变换器电路建模方法包括以下步骤(1)分析DC/AC变换器电路结构及工作状态，得出工作状态的个数；(2)确定DC/AC变换器电路各个工作状态之间的转换条件，从而得出变换器在何 种边界条件下发生状态的变化；(3)确定变换器的状态变量和输入变量、输出变量，建立DC/AC变换器电路的状态 方程和输出方程，同时确定变换器的输入矩阵、状态矩阵、输出矩阵；(4)利用混杂Petri机建模理论建立DC/AC变换器电路的模型。上述步骤⑴中所说的DC/AC变换器电路是由一个恒压源、四个二极管、四个功率 开关器件、LC滤波器和负载组成，其中，两个功率开关器件串联在一起，我们称之为半桥电 路，四个功率开关器件组成两个半桥电路，然后一起并联到恒压源上，此时，我们称之为全 桥电路；四个二极管分别并联在四个功率开关器件上，二极管的阳极连接在功率开关器件 的发射极上，二极管的阴极连接在功率开关器件的集电极上；LC滤波器的一端连接到一个4半桥的两个功率开关器件的中间节点上，另一端连接到另一个半桥的两个功率开关器件的 中间节点上；负载并联在LC滤波器中电容的两端；其中，所说的功率开关器件是IGBT。上述步骤(1)中所说的变换器的工作状态包括3个(1)、全桥对角功率开关器件导通，输出电压、电流同向，输出瞬时功率为正，即直 流电源向负载传递能量，此状态我们称之为Sysl ；(2)、全桥对角功率开关器件导通，输出电压电流反向，输出瞬时功率为负，能量从 负载向直流母线传递，此状态我们称之为Sys2 ；(3)、变换器处于由第一个状态向第二状态过渡状态，或者由第二个状态向第一状 态过渡状态，此时，直流电源与交流负载之间无能量传递，此状态我们称之为Sys3。上述步骤(2)中所说的状态之间的转换条件为:kTs ( t < kTs+t。n ；kTs+ton ( t < (k+l)Ts;iL彡0小彡0，其中，Ts是控制信号PWM的周期，t。n表示在一个PWM周期内一 组桥臂闭合的时间，k可任取正整数；当系统时间运行到上述边界时间时，系统就会相应的转换到另一个状态，此时电 路的拓扑结构也会发生变换。上述步骤(3)中所说的状态变量为电感电流k和电容电压V。；输入变量为恒压源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
一种基于混杂Petri机的单相全桥DC/AC变换器电路的建模方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)分析DC/AC变换器电路结构及工作状态，得出工作状态的个数；(2)确定DC/AC变换器电路各个工作状态之间的转换条件，从而得出变换器在何种边界条件下发生状态的变化；(3)确定变换器的状态变量和输入变量、输出变量，建立DC/AC变换器电路的状态方程和输出方程，同时确定变换器的输入矩阵、状态矩阵、输出矩阵；(4)利用混杂Petri机建模理论建立DC/AC变换器电路的模型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中所说的DC/AC变换器电路是由 一个恒压源、四个二极管、四个功率开关器件、LC滤波器和负载组成，其中，两个功率开关器 件串联在一起，我们称之为半桥电路，四个功率开关器件组成两个半桥电路，然后一起并联 到恒压源上，此时，我们称之为全桥电路；四个二极管分别并联在四个功率开关器件上，二 极管的阳极连接在功率开关器件的发射极上，二极管的阴极连接在功率开关器件的集电极 上；LC滤波器的一端连接到一个半桥的两个功率开关器件的中间节点上，另一端连接到另 一个半桥的两个功率开关器件的中间节点上；负载并联在LC滤波器中电容的两端；其中， 所说的功率开关器件是IGBT。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中所说的变换器的工作状态包 括3个第一，全桥对角功率开关器件导通，输出电压、电流同向，输出瞬时功率为正，即直 流电源向负载传递能量；第二，全桥对角功率开关器件导...

【专利技术属性】
技术研发人员：马幼捷，刘思佳，周雪松，田程文，梁芳，刘一琦，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：12