10、电力电子转换器的自动建模方法：代码生成与仿真

电力电子转换器的自动建模方法：代码生成与仿真

1. 引言

建模和仿真在电力电子系统的分析与设计过程中非常有用。静态转换器的电力电子模型可用于组件尺寸确定、控制调整或行为仿真。平均模型在复杂度、计算时间和可接受的精度之间取得了良好的平衡，因此，平均方法的发展在电力电子领域已经受到了三十多年的关注。

简单的 DC/DC 结构在连续导通模式下的建模相对容易，但随着开关数量的增加和工作模式的变化，建模复杂度会显著提高，需要熟练处理复杂的数学表达式，这通常很耗时。虽然已有一些自动平均建模技术，但它们存在诸多局限性，例如无法对三相电机与静态转换器进行自动建模，或者仅适用于特定类型的转换器。

本文提出了一种新的自动建模方法，可处理 DC/DC、DC/AC 和 AC/AC 转换器的多种模型（平均模型和精确模型），并能对带有或不带有环境（如电机）的转换器进行建模。该方法的特点包括生成不同形式的模型（C S-Function、VHDL - AMS、Modelica），并能自动处理连续和不连续导通模式下的静态转换器。

2. 建模方法

2.1 建模概述

软件工具 AMG 的建模方法基于对静态转换器行为的先验知识和一些假设（理想开关的断开为“开路”，闭合为“短路”，线性和不变的无源组件以及完美的电源）。每个模型都由静态转换器的拓扑描述自动生成，该描述通过使用仿真软件（如 PSpice）提取的 Netlist 文件和专用的简化组件库完成。

用户需要定义静态转换器的换向模式（即一个运行周期内开关配置的循环序列）和开关控制序列，主要是开关的控制链接。这些信息可通过对静态转换器的分析得出，例如使用仿真软件（如 Portunus