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申请/专利权人：西北工业大学

摘要：本发明提出了一种电力电子变换器开关暂态的多重分段线性建模求解方法及系统，采用半桥变换器作为计算单元。该方法首先根据开关管模块的暂态过程构建行为模型，随后依据开关管和二极管的状态，将开关暂态划分为三个不同阶段，并为每个阶段建立等效电路。通过多重分段线性方法，对各阶段的等效电路进行非迭代求解。本发明在降压变换器中成功应用多重分段线性模型进行电路求解，展现了其在电力电子变换器设计和优化中的广泛应用潜力。相比传统方法，本发明能降低计算复杂度的同时更精确地进行暂态仿真，实现了高效、精确的仿真分析，有助于优化设计和提升系统性能。

主权项：1.一种电力电子变换器开关暂态多重分段线性建模求解方法，其特征在于，包括以下步骤：A1、确定计算单元，采用半桥变换器作为计算单元；A2、根据开关管模块暂态过程搭建行为模型；A3、根据开关管和二极管状态将开关暂态分为三个不同阶段并对其分别建立等效电路；其中开关暂态在每个阶段选取二极管反向过程模拟电感电流、漏极电流、栅极电压、漏源极电压四个变量作为状态变量，三个阶段具体包括：阶段一：二极管正向导通，二极管模型中的理想二极管等效为电压源与电阻的串联，其中电压源的压值为二极管正向压降，电阻阻值为二极管正向电阻，对二极管模型列写电流方程，存在关系式： ，对此阶段的输入电压源、二极管和开关管组成的主回路列写基尔霍夫电压方程可以得到： ，其中，为开关管关断稳态下的漏极-源极电压，在此等效条件下其表达式为；开关管栅极电压低于阈值电压，处于截止区，开关管中用于模拟动态特性的模拟电流源，此阶段对栅极列写电流方程可以得到： ，其中，为栅极控制电压，为栅极电阻；对源极列写电流方程可以得到： ；阶段二：二极管正向导通，开关管栅极电压高于阈值电压，模拟电流源与栅极电压和漏源极电压有关，符合函数关系：，对此阶段二极管模型列写电流方程，存在关系式： ，对此阶段的主回路列写基尔霍夫电压方程可以得到： ，对栅极列写电流方程可以得到： ，对源极列写电流方程可以得到： ；阶段三：二极管反向关断，二极管模型中的理想二极管等效为断路；开关管栅极电压高于阈值电压，模拟电流源与栅极电压和漏源极电压有关，符合函数关系：；此阶段由于理想二极管等效为断路，二极管模型中的反向恢复模拟电阻和模拟电感符合关系式： ，二极管模块电流符合关系式： ，二极管电流与漏极电流之间符合关系式： ，开关管等效电路中对栅极列写电流方程可以得到： ，对源极列写电流方程可以得到： ；A4、通过多重分段线性方法对各个阶段的等效电路分别进行非迭代求解；A5、将多重分段线性模型运用于降压变换器的电路求解；其中，表示输入电流，表示杂散电感的等效电感，表示漏极－源极之间寄生电容的等效可变电容，漏极－栅极之间寄生电容的等效可变电容，表示栅极-源极之间寄生电容的等效电容，表示模拟反向恢复特性的电感，表示模拟反向恢复特性的电阻，表示模拟反向恢复特性的受控电流源，K表示受控电流源系数。

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