Buck-Boost矩陣變換器運(yùn)行狀態(tài)判定方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及非線性系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種Buck-Boost矩陣變換器運(yùn)行狀態(tài)判定 方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] Buck-Boost矩陣變換器（Buck-Boost Matrix Converter,簡稱：BBMC)是一種具有 高電壓傳輸比且可直接輸出高品質(zhì)正弦波的新型電力變換器。Buck-Boost矩陣變換器具有 新型主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不僅保持了傳統(tǒng)矩陣變換器輸入電流正弦、輸入功率因 數(shù)可調(diào)等系列優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有輸出電壓和頻率任意可調(diào)，即其電壓傳輸比既可大于1.0、 也可小于1.0,且直接輸出高品質(zhì)的正弦波而無需濾波環(huán)節(jié)等特點(diǎn)。
[0003] 然而該變換器因?qū)儆谧兘Y(jié)構(gòu)強(qiáng)非線性系統(tǒng)，其在一定條件下會產(chǎn)生分岔與混濁現(xiàn) 象，因而導(dǎo)致變換器性能不穩(wěn)定、振蕩加劇及不規(guī)則電磁噪聲過大等問題，直接影響變換器 的運(yùn)行質(zhì)量和可靠性。而對于該變換器存在的分岔與混濁現(xiàn)象，由于目前還缺乏相關(guān)研究 W對其非線性特性進(jìn)行分析，因此還無法準(zhǔn)確確定變換器的運(yùn)行狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種Buck-Boost矩陣變換器運(yùn)行狀態(tài)判定方法及裝置，用于為實(shí)現(xiàn) Buck-Boost矩陣變換器的穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。
[0005] 本發(fā)明第一個(gè)方面提供一種Buck-Boost矩陣變換器運(yùn)行狀態(tài)判定方法，所述方法 應(yīng)用于所述Buck-Boost矩陣變換器上，所述方法具體包括：
[0006] 建立所述Buck-Boost矩陣變換器的離散迭代非線性映射模型；
[0007] 根據(jù)所述離散迭代非線性映射模型獲取所述Buck-Boost矩陣變換器的雅克比矩 陣；
[000引根據(jù)所述雅克比矩陣獲得所述雅克比矩陣的特征方程；
[0009] 將n組輸入?yún)?shù)作為所述特征方程的輸入，獲得n組所述雅克比矩陣的特征值;每 組所述輸入?yún)?shù)包括電感值、電容值、負(fù)載電阻值及所述Buck-Boost矩陣變換器的直流側(cè) 電壓值;其中，每組所述輸入?yún)?shù)中設(shè)置一個(gè)變化參數(shù)，除所述變化參數(shù)外的輸入?yún)?shù)保持 固定;所述變化參數(shù)為所述電感值、所述電容值、所述負(fù)載電阻值及所述Buck-Boost矩陣變 換器的直流側(cè)電壓值中的一個(gè)；
[0010] 根據(jù)所述雅克比矩陣的特征值，繪制運(yùn)動(dòng)軌跡;所述運(yùn)動(dòng)軌跡為所述雅克比矩陣 的特征值與對應(yīng)的所述變化參數(shù)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡;所述n為自然數(shù)；
[0011 ]根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)軌跡判定所述Buck-Boost矩陣變換器的運(yùn)行狀態(tài)。
[0012] 結(jié)合第一個(gè)方面，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述建立所述Buck-Boost矩陣變 換器的離散迭代非線性映射模型，包括：
[0013] 根據(jù)所述Buck-Boost矩陣變換器的功率開關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)和所述Buck-Boost矩陣變 換器的功率開關(guān)關(guān)斷狀態(tài)建立所述Buck-Boost矩陣變換器的狀態(tài)微分方程，所述Buck- Boost矩陣變換器的狀態(tài)微分方程符合基爾霍夫定律；
[0014] 根據(jù)所述Buck-Boost矩陣變換器的狀態(tài)微分方程獲取所述Buck-Boost矩陣變換 器的離散迭代非線性映射模型。
[0015] 結(jié)合第一個(gè)方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述建 立所述Buck-Boost矩陣變換器的離散迭代非線性映射模型，滿足如下條件：
[0016] 所述Buck-Boost矩陣變換器中的所有電路元器件等價(jià)為理想器件，輸入電源等價(jià) 為理想電源，所述電路元器件包括:功率開關(guān)管、二極管、電感、電容及負(fù)載電阻。
[0017] 結(jié)合第一個(gè)方面，在第=種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)軌跡判定所述 Buck-Boost矩陣變換器的運(yùn)行狀態(tài)，包括：
[0018] 當(dāng)所述運(yùn)動(dòng)軌跡處于穩(wěn)定工作區(qū)域時(shí)，則所述Buck-Boost矩陣變換器的運(yùn)行狀態(tài) 為穩(wěn)定工作狀態(tài)；
[0019] 當(dāng)所述運(yùn)動(dòng)軌跡處于非穩(wěn)定工作區(qū)域時(shí)，則所述Buck-Boost矩陣變換器的運(yùn)行狀 態(tài)為出現(xiàn)分岔現(xiàn)象。
[0020] 結(jié)合第一個(gè)方面的第=種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述穩(wěn) 定工作區(qū)域?yàn)閱挝粓A。
[0021] 本發(fā)明第二個(gè)方面提供一種Buck-Boost矩陣變換器運(yùn)行狀態(tài)判定裝置，包括:微 處理器、檢測模塊、顯示器W及直流穩(wěn)壓電源；
[0022] 所述微處理器分別與所述檢測模塊及顯示器相連；
[0023] 所述微處理器，用于建立所述Buck-Boost矩陣變換器的離散迭代非線性映射模 型;根據(jù)所述離散迭代非線性映射模型獲取所述Buck-Boost矩陣變換器的雅克比矩陣;根 據(jù)所述雅克比矩陣獲得所述雅克比矩陣的特征方程;將n組輸入?yún)?shù)作為所述特征方程的 輸入，獲得n組所述雅克比矩陣的特征值;每組所述輸入?yún)?shù)包括電感值、電容值、負(fù)載電阻 值及所述Buck-Boost矩陣變換器的直流側(cè)電壓值;其中，每組所述輸入?yún)?shù)中設(shè)置一個(gè)變 化參數(shù)，除所述變化參數(shù)外的輸入?yún)?shù)保持固定;所述變化參數(shù)為所述電感值、所述電容 值、所述負(fù)載電阻值及所述Buck-Boost矩陣變換器的直流側(cè)電壓值中的一個(gè);根據(jù)所述雅 克比矩陣的特征值，繪制運(yùn)動(dòng)軌跡;所述運(yùn)動(dòng)軌跡為所述雅克比矩陣的特征值與對應(yīng)的所 述變化參數(shù)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡;所述n為自然數(shù);根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)軌跡判定所述Buck-Boost矩陣 變換器的運(yùn)行狀態(tài)；
[0024] 所述檢測模塊，用于獲取所述電感值、所述電容值、所述負(fù)載電阻值及所述Buck-Boost 矩陣變換器的直流側(cè)電壓值；
[0025] 所述顯示器，用于顯示所述Buck-Boost矩陣變換器的運(yùn)行狀態(tài)；
[0026] 所述直流穩(wěn)壓電源，用于為所述微處理器、所述檢測模塊W及所述顯示器提供電 源。
[0027] 結(jié)合第二個(gè)方面，在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述微處理器建立所述Buck-Boost 矩陣變換器的離散迭代非線性映射模型 ，具體包括：
[0028] 根據(jù)所述Buck-Boost矩陣變換器的功率開關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)和所述Buck-Boost矩陣變 換器的功率開關(guān)關(guān)斷狀態(tài)建立所述Buck-Boost矩陣變換器的狀態(tài)微分方程，所述Buck-Boost 矩陣變換器的狀態(tài)微分方程符合基爾霍夫定律；
[00巧]根據(jù)所述Buck-Boost矩陣變換器的狀態(tài)微分方程獲取所述Buck-Boost矩陣變換 器的離散迭代非線性映射模型。
[0030] 結(jié)合第二個(gè)方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述微 處理器建立所述Buck-Boost矩陣變換器的離散迭代非線性映射模型，滿足如下條件：
[0031] 所述Buck-Boost矩陣變換器中的所有電路元器件等價(jià)為理想器件，輸入電源等價(jià) 為理想電源，所述電路元器件包括:功率開關(guān)管、二極管、電感、電容及負(fù)載電阻。
[0032] 結(jié)合第二個(gè)方面，在第=種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述微處理器根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)軌跡 判定所述Buck-Boost矩陣變換器的運(yùn)行狀態(tài)，具體包括：
[0033] 當(dāng)所述運(yùn)動(dòng)軌跡處于穩(wěn)定工作區(qū)域時(shí)，則所述Buck-Boost矩陣變換器的運(yùn)行狀態(tài) 為穩(wěn)定工作狀態(tài)；
[0034] 當(dāng)所述運(yùn)動(dòng)軌跡處于非穩(wěn)定工作區(qū)域時(shí)，則所述Buck-Boost矩陣變換器的運(yùn)行狀 態(tài)為出現(xiàn)分岔現(xiàn)象。
[0035] 結(jié)合第二個(gè)方面的第=種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述穩(wěn) 定工作區(qū)域?yàn)閱挝粓A。
[0036] 結(jié)合第二個(gè)方面，在第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述檢測模塊，包括：電感檢測模 塊、電容檢測模塊、電阻檢測模塊、電壓檢測模塊；
[0037] 所述微處理器分別與所述電感檢測模塊、所述電容檢測模塊、所述電阻檢測模塊 W及所述電壓檢測模塊相連；
[0038] 所述電感檢測模塊，用于檢測所述Buck-Boost矩陣變換器中電感元件的所述電感 值；
[0039] 所述電容檢測模塊，用于檢測所述Buck-Boost矩陣變換器中電容元件的所述電容 值；
[0040] 所述電阻檢測模塊，用于檢測所述Buck-Boost矩陣變換器的負(fù)載電阻值；
[0041] 所述電壓檢測模塊，用于檢測所述Buck-Boost矩陣變換器的直流側(cè)電壓值。
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