[发明专利]控制信号表征方法及PWM调制器模型、开关器件模型和电磁暂态仿真方法

权利要求书

1.一种PWM门极控制系统的控制信号表征方法，其特征在于：该控制信号为数字变量，其取值范围和内存占用情况设置成与双精度浮点型数据完全相同，记当前仿真时刻为t_k，前一固定步长仿真时刻为t_k-1，根据t_k时刻的控制信号y_k的取值情况，将其表征为如下事件扩展逻辑变量：

①当y_k∈(1.0,+∞)时，将控制信号在t∈(t_k-1,t_k]时间范围内的事件扩展逻辑变量表征为1；

②当y_k∈(0.0,1.0]时，将控制信号在t∈(t_k-1,t_k]时间范围内的事件扩展逻辑变量表征为0→1的上升沿跳变，且跳变时刻为t_s＝y_k·t_k+(1-y_k)·t_k-1；

③当y_k＝0.0时，表明控制信号t∈(t_k-1,t_k]时间范围内无事件扩展逻辑变量变化，维持上一步长结束时刻的事件扩展逻辑变量；

④当y_k∈[-1.0,0.0)时，将控制信号在t∈(t_k-1,t_k]时间范围内的事件扩展逻辑变量表征为0→1的下降沿跳变，且跳变时刻为t_s＝-y_k·t_k+(1+y_k)·t_k-1；

⑤当y_k∈(-∞,-1.0)时，将控制信号在t∈(t_k-1,t_k]时间范围内的事件扩展逻辑变量表征为0。

2.一种基于权利要求1所述的控制信号表征方法的PWM调制器模型装置，其特征在于：该PWM调制器模型装置包括输入端子和输出端子；所述输入端子用于输入调制波信号u；调制波信号u和载波信号C比较后产生PWM控制信号y；所述输出端子与受控电力电子开关器件模型装置相连，用于输出PWM控制信号y；记当前仿真时刻为t_k，t_k时刻的输入和输出分别为u_k和y_k，前一固定步长仿真时刻为t_k-1，t_k-1时刻的输入和输出分别为u_k-1和y_k-1，载波周期为T，则t_k时刻的PWM控制信号y_k的更新过程为：

(a)计算t_k时刻在载波周期内的时间偏移to_ff＝t_k-floor(t_k/T)，其中floor(·)表示向下取整；进入步骤(b)；

(b)根据载波的类型和t_off，计算t_k时刻的载波信号值C_k；进入步骤(c)；

(c)根据C_k与u_k的大小关系计算y_k：

(c1)若u_k＞C_k且u_k-1≥C_k-1，表明t∈(t_k-1,t_k]时间范围内调制波都大于载波，置y_k＞1.0；

(c2)若u_k＞C_k且u_k-1＜C_k-1，表明t∈(t_k-1,t_k]时间范围内调制波与载波的大小关系发生了变化，令y_k＝(C_k-1-u_k-1)/(u_k-C_k+C_k-1-u_k-1)；

(c3)若u_k＝C_k且u_k-1＞C_k-1，表明t∈(t_k-1,t_k)时间范围内调制波都大于载波，t_k时刻调制波和载波恰好相等，令y_k＝-1.0；

(c4)若u_k＝C_k且u_k-1＝C_k-1，非正常情况，令y_k＝y_k-1；

(c5)若u_k＝C_k且u_k-1＜C_k-1，表明t∈(t_k-1,t_k)时间范围内调制波都小于载波，t_k时刻调制波和载波恰好相等，令y_k＝1.0；

(c6)若u_k＜C_k且u_k-1＞C_k-1，表明t∈(t_k-1,t_k]时间范围内调制波与载波的大小关系发生了变化，令y_k＝-(u_k-1-C_k-1)/(C_k-u_k+u_k-1-C_k-1)；

(c7)若u_k＜C_k且u_k-1≤C_k-1，表明t∈(t_k-1,t_k]时间范围内调制波都小于载波，置y_k＜-1.0。