电力电子系统建模：平均开关建模：第三章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3.,平均开关建模方法,3.1 平均开关建模基本思路,状态空间平均方法建模,纯粹基于数学，计算推导比较繁琐、模型不直观。,直接通过电路变换,电力电子电路小信号交流模型，更直观、使用更方便。,平均开关建模。,基本思路,电力电子电路可分割为两个子电路：线性定常子电路、开关,网络子电路。以DC/DC变换器为例，如图,+,R,u,0,E,+,开关,网络,端口1,端口2,u,1,(,t,),u,2,(,t,),i,1,(,t,),i,2,(,t,),C,L,u,C,(,t,),i,L,(,t,),定常线性子电路,通常：用受控源做电路变换,线性处理(开关周期平均),线性定常子电路。,定常线性子电路无需处理，关键：开关网络子电路如何经电路变换,线性定常子电路。,以,Boost,变换器为例说明：,3.2 平均开关建模方法步骤,dT,S,T,S,i,1,(t),3.,平均开关建模方法,+,D,L,C,R,u,0,E,S,u,1,=,u,2,(=,u,C,),dT,S,t,T,S,D,S,u,2,=,u,C,(=,u,0,),i,1,=,i,L,i,2,=,i,1,(=,i,L,),dT,S,t,T,S,u,1,S,G,i,L,i,S,i,D,u,C,u,D,u,S,dT,S,T,S,电路各点电压、电流波形,Boost,变换器电路,开关网络子电路,i,2,u,1,u,2,i,1,=,i,L,i,2,用受控源表示,i,2,C,+,L,R,u,0,E,i,2,u,1,u,2,i,1,受控源代替开关网络的,Boost电路,应保证二者端口电量的波形相同,i,2,t,t,u,2,(t),上图中各个电量作开关周期平均运算(线性子电路不会发生变化，但开关网络子电路电量会发生变化)。,3.,平均开关建模方法,对各个电量作开关周期平均运算的,Boost,等效电路如图：,等效电路中存在二次项：,仍是非线性电路,需做线性处理,引入小信号扰动,。,C,+,L,R,C,+,L,R,电路作小信号扰动的,Boost,等效电路如图：,只有受控源电量含有二次项,忽略二次项影响,3.,平均开关建模方法,C,+,L,R,L,C,+,R,*,*,进一步若用理想变压器替代受控源，,Boost,等效电路如下图：,总结上述，可有如下平均开关建模方法步骤：,1.,将电力电子电路可分割为两个子电路：线性定常子电路、开关网络子电路。,2.,将开关网络子电路用受控源替代。替代过程中注意：受控源网络端口与开关网络子电路端口的电量波形应保持一致。,3.,平均开关建模方法,3.,将替代开关网络的受控源电路与原来的线性定常子电路组合一起,得到含有受控源的等效电路。,4.,对等效电路中的各个电量作开关周期平均运算,得到以开关周期平均值表示的等效电路,仍是非线性的,。,5.,对第,4,步等效电路中的各个电量引入小信号扰动,得到有小信号扰动作用的等效电路。,6.,将第,5,步等效电路各个电量中含有的二次项忽略,(主要是受控源电量),得到线性近似、受控源表示的小信号等效电路。,7.,将第,6,步等效电路中的,受控源用理想变压器,替代,得到线性近似,、,理想变压器表示的小信号等效电路。,3.3 典型DC/DC变换气的小信号交流平均开关电路模型,采用3.2节中相同方法，可以得到Buck、Boost、Buck-Boost的小信号交流平均开关电路模型,见教科书图,1-46(P39)。,作业：写出,Buck、Buck-Boost,电路的小信号交流平均开关电路模型建立过程，并分析平均开关电路模型的主要不足。,显然，与状态空间平均建模方法相比，平均开关建模采用电路直接转换进行，没有繁琐推导，简单直观。,3.,平均开关建模方法,