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首页简化Buck-boost变换器动态相量建模与仿真研究
"基于谐波特性的简化Buck-boost变换器动态相量法建模与仿真 (2011年)" 本文探讨的是在电力电子领域中,针对Buck-boost变换器的动态建模与仿真方法。随着电力电子技术的发展,传统的稳态或准稳态分析方法在处理快速暂态现象时,往往无法同时满足计算速度和精度的要求。动态相量法,作为一种更精确的模型,能够更好地逼近时域仿真结果,因此在快速数值仿真中具有显著优势。 作者通过深入研究,针对含有电力电子开关器件的Buck-boost变换器,运用动态相量法构建了数学模型。他们特别关注了变换器中的电感电流和电容电压,通过对这两个关键参数的时域仿真结果进行傅里叶变换(FFT)分析,揭示了其谐波特性。利用这些谐波信息,他们提出了一种简化方法,即通过直流分量来近似时域行为,从而优化了Buck-boost变换器的动态相量模型。 这一优化模型具备非线性和时不变的特性,能够准确地模拟变换器在暂态过程中的行为。仿真结果显示,该模型在保持高精度的同时,也简化了建模和仿真过程,对于理解和分析Buck-boost变换器在实际应用中的性能表现具有重要意义。 Buck-boost变换器是一种常见的直流-直流转换器,它既可以升压也可以降压,广泛应用于电源管理、电池充电系统以及分布式能源等领域。通过动态相量法的建模,工程师可以更好地预测和控制变换器在不同工作条件下的行为,这对于提高系统的稳定性和效率至关重要。 总结来说,这篇论文为电力电子领域的研究人员提供了一种新的、基于谐波特性的Buck-boost变换器建模方法,这种方法不仅提高了建模精度,还简化了仿真过程,有助于推动电力电子技术在瞬态分析方面的理论和实践进展。
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第
卷 第
期
年
月
现
代
电
力
文章编号:
(
)
文献标识码:
基于谐波特性的简化
Buck-boost
变换器
动态相量法建模与仿真
张
鹏
,
,周碧英
,王语园
,熊学友
(
渭南师范学院计算机科学系,陕西渭南
;
兰州交通大学自动化学院,甘肃兰州
)
Modelin
g
andSimulationofBuck-boostConverterwithSim
p
lifiedD
y
namic
PhasorsBasedontheHarmonicCharacteristics
,
,
,
,
(
,
,
,
;
,
,
,
)
摘
要:随着大量电力电子开关器件的应用, 传统的正弦稳
态或准稳态假定在分析某些快速暂态问题上已经难以兼顾速
度和精度。 动态相量法模型在分析此类问题上比传统的稳态
模型精确, 非常接近时域仿真结果, 适合快速数值仿真。 本
文对含电力电子开关器件的变换器用动态相量法建立了数学
模型, 通过对
变换器中电感电流和电容电压时
域仿真结果的傅里叶(
)分析, 提出使用直流分量近似时
域结果, 从而又简化和改进了
变换器的动态相
量模型。 仿真结果表明该模型具有非线性、 时不变的特点,
能准确反映变换器暂态过程。
关键词:动态相量;
变换器; 时域建模
Abstract
:
Withthea
pp
licationoflar
g
enumberof
p
owere-
lectronicdevices
,
traditionalsinusoidalstead
y
-stateor
q
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stead
y
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p
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y
sisoffasttransient
p
rob-
lemcan'tmeetthere
q
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p
eedandaccurac
y
.
D
y
namic
p
hasorsmodelusedtoanal
y
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p
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y
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y
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,
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y
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y
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simulation
,
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p
a
p
er
,
d
y
namic
p
hasorsmethodisusedtobuildamathematicalmodelofthe
converter
p
owerelectronicswitchin
g
devices.TheFastFou-
rier
(
FFT
)
anal
y
sisshowsthatthetime-domainsimulation
resultsofinductorcurrentandca
p
acitorvolta
g
eiscloseto
theresultsobtainedb
y
usin
g
ofDCcom
p
onent
,
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p
lif
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andim
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rovethed
y
namic
p
hasorsmodelofBuck-boost
converter.Thesimulationresultsshowthatthemodelhas
featuresofnonlinearandtime-invariant
,
andcanaccuratel
y
reflectthetransientd
y
namicsofconverter.
Ke
y
words
:
d
y
namic
p
hasors
;
buck-boostconverter
;
time
domainmodelin
g
0
引
言
随着灵活交流输电系统(
)在现代电力
系统中的应 用越来越 广泛,电力 系 统 的 灵 活 性、
可控性和稳定性得到了极大加强。
技术中
大量电力电子开关器件的使用
,也使得电力系统
的动态特性同时包含了连续事件和离散事件,这
也对其仿真研究提出了更高的要求
。
目前对于电
力电子装置的建模方法主要有
:
详细时域建模法
、
平均值 建 模 法、开 关 函 数 建 模 法 和 拓 扑 建 模 法
等
[
]
。
其中
,
详细时域模型应用较多
,
并可作为
其他方法的校验工具。传统时域模型在分析由电
力电子开关器件动作引起的非线性时变特性上显
得十分困难,尤其是在较大规模的电力系统仿真
时显得尤为突出。
动 态 相 量 的 概 念 于
年 由 美 国 学 者
首次提出,其思想源于传统的平均值
法
(
),
希望通过保留极少的系数
项来近似原始波形。动态相量模型具有非线性时不
变的特点,其计算精度和速度可以根据傅里叶系数
选取的多少而具有可变性。动态相量法已被用于
和
等多种
器件的建模
仿真研究中。
本文通过对动态相量状态方程的降阶处理,改
进并简化了以往的动态相量法模型,采用保留直
流分量的方法来近似模拟时域仿真结果,为研究
变 换 器 的 仿 真 研 究 提 供 了 一 条 新 的
途径
。
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