[發明專利]后向離散狀態事件驅動電力電子仿真方法、設備和介質

有效

• 申請號: 201710424981.6
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107290977B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 李帛洋;趙爭鳴;檀添;楊祎;袁立強
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 北京展翼知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11452
• 代理人: 屠長存

1.一種后向離散狀態事件驅動電力電子仿真方法，包括：仿真初始化和第k步的仿真計算，k≥0，

其中第k步的仿真計算包括以下步驟：

S1：生成第k步的系統狀態方程，

該步驟包括：以各狀態變量的量化函數對其進行離散化，以及基于各狀態變量的量化函數值所構成的向量、電路拓撲信息和外部控制信號判斷系統狀態，求取第k步時的系統狀態方程；

S2：確定各狀態變量在第k+1步的候選量化函數值，

該步驟包括：找出距離各狀態變量在第k步的值最近的相鄰上下切分節點，作為在第k+1步的候選量化函數值；

S3：建立有限狀態機，逐個確定各狀態變量在第k+1步的量化函數值，

該步驟包括：基于狀態變量的導數-該導數是關于第k+1步的量化函數值的多元線性函數，建立包括四個狀態的有限狀態機，在每一個狀態依據導數的極值信息、系統狀態方程的雅克比矩陣、以及各自由變量對極值的影響程度，動態地對系統進行降維解耦，由此逐個確定各狀態變量在k+1步時的量化函數值；

S4：基于所述第k+1步的量化函數值和所述系統狀態方程計算導數向量，

該步驟包括：用所述第k+1步的量化函數值代替狀態變量，代入到所述系統狀態方程計算導數向量，并對其進行后處理，由此得到最終導數向量；

S5：基于事件發生的時刻，確定第k+1步仿真計算的時刻，

該步驟包括：確定各事件發生的時刻，并選取其中最早的時刻作為第k+1步仿真計算的時間戳，所述事件包括狀態變量事件和非狀態變量事件，其中所述狀態變量事件包括狀態變量到達第k+1步的量化函數值，基于所述最終導數向量計算所述狀態變量事件發生的時刻。

2.根據權利要求1所述的后向離散狀態事件驅動電力電子仿真方法，其特征在于，在所述步驟S1中，狀態變量x_i的量化函數為：

其中：i＝1，2，...，n，n為狀態變量的個數，節點間距Δq_i為離散區間的長度，ε_i是用于防止Q_i陷入跳變死循環的滯環寬度。

3.根據權利要求1所述的后向離散狀態事件驅動電力電子仿真方法，其特征在于，在所述步驟S2中：

距離各狀態變量x_i^(k)最近的相鄰上下切分節點為下式中表示的q_i^(k)+和q_i^(k)-，作為在第k+1步的候選量化函數值，即Q_i^(k+1)的候選取值：

其中，q_is為切分節點，m為離散區間的個數。

4.根據權利要求1所述的后向離散狀態事件驅動電力電子仿真方法，其特征在于，在所述步驟S4中，所述后處理包括將不滿足方向一致性的狀態變量的對應導數分量調整為0，以及根據電力電子系統的電應力對導數模值進行限幅修正。

5.根據權利要求4所述的后向離散狀態事件驅動電力電子仿真方法，其特征在于，所述限幅修正包括以上界對導數模值進行限幅：

其中|U|_max和|I|_max為系統電容電壓和電感電流的穩態峰值，Lmin和Cmin為等效電感和等效電容的最小值，β為限幅系數。

6.根據權利要求1所述的后向離散狀態事件驅動電力電子仿真方法，其特征在于，在所述步驟S5中：

所述非狀態變量事件包括以下事件中的一個或多個：主動源和受控源激勵改變、開關器件動作、器件內部暫態過程狀態切換、和控制電路采樣。

7.根據權利要求6所述的后向離散狀態事件驅動電力電子仿真方法，其特征在于，所述步驟S5還包括在發生事件的情況下更新狀態變量的值。