開關電源的電路仿真分解（建模）辦法

電路仿真分解辦法緊要有：狀態變量法、節點分解法、改進的節點分解法、狀態空間均勻法等。

1）以狀態變量法為基礎的仿真技術

狀態變量法可以很容易地得到電路的瞬態性能，并評價電路的穩定性。狀態變量法是以電路中某些支路的電壓和電流當做狀態變量建立電路的狀態方程。一般是取電容上的電壓和電感中的電流作為未知的狀態變量，然后再用圖論的辦法列出方程，來決定每一電路的固有樹（properTree）。電路各變量并不筆直蘊含在狀態變量中，而是利用一組顯式代數方程求出。

關于開關轉換器這樣的離散電路，應首先列出電路的分段線性狀態方程，而后求狀態轉移規律，并由此導出描寫電路的非線性差分方程，此法稱為離散時域法。美國VIRginia電力電子中心開發的面向系統的開關轉換器仿真軟件COSMIR就屬于這一類型。它將開關器件理想化，轉換器的每一個運行模式都由一組線性時不變狀態方程描述，在考慮開關條件以后，用筆直數字積分法或介紹法求解，可以快速地得到穩態應和或大信號瞬態應和。也有的以網孔法或節點法為基礎而建立的離散時域法仿真程序。

以狀態變量法為基礎的仿真技術的缺點是：不能與SpICE等通用電路仿真程序兼容；由于開關器件理想化，不能分解器件開通或關斷瞬間開關器件上的電應力變化。

2）以節J點分解法為基礎的仿真技術

以節點分解法為基礎的仿真技術可以使用于電力系統等大系統的仿真，有EMTp、ATp、pECAN等程序。EMTp是電力系統瞬態分解的工具，￣｛＼Tp則是功率轉換器和電力傳動的仿真工具。pECAN是專用于仿真電力電子閉環系統的分解程序。以節點分解法為基礎仿真電力電子電路，其緊要的缺點是：解決電源不充足，不能蘊含與電源有關的元件；不便得到支路電流；難以實現有效的數字積分；分解線性電路的零、極｀點要用特殊技術；難以快速分解電力電子電路的穩態等。

3）以改進的節J點分解法為基礎的仿真技術

對節點分解法進行改進，引入適當的支路電流，并包括電壓源及各種與電流有關的元件，相應的支路關系成為附加電路方程，部分地改善了上述節點分解法的一些缺點。SpICE通用電路仿真程序就是以此法為基礎形成的。在這一技術中求解方程時采用的是筆直法，即將非線性代數一微分方程式轉換為一組非線性差分方程，使用牛頓一拉夫遜法迭代求解方程組，利用稀疏LU分析技術繼續求解線性代數方程組。它的緊要缺點仍是：電力電子電路穩態分解費時較多；線性電路零、極點分解要特殊技術，而且要更多的電路變量等。

4）以狀態空間均勻法為基礎的仿真技術

狀態空間均勻法是目前國際上公認的分解pWM開關轉換器的有效辦法。其實質為：利用一個周期內的均勻狀態變量，將一個非線性、時變、開關電路，轉變為一個等效的非線性、時不變、繼續電路，因而可以對開關轉換器做大信號瞬態分解，并可以決定其小信號傳遞函數及零、極點配置，建立一個狀態空間均勻電路模型。美國加州理工學院研究開發的開關轉換器仿真軟件（SwitchingCONverterAnalysisprogram，SCAp）就是以狀態空間均勻法為基礎編制而成的，可以在個人計算機上進行直流和小信號分解。

在用SpICE（Simulati。nprogramWithIntegratedCircuitEmphasis）通用電路程序詳盡仿真一個開關轉換器時，也結合狀態空間均勻法的概念，從而建立開關轉換器功率電路及控制集成電路的仿真模型，分別編制出SpICE仿真子程序，附加到SpICE程序中，可以進行大信號、小信號瞬態分解及直流分解。

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