CN102226902B - 用于仿真的电气开关、电气开关系统及仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于仿真的电气开关。该电气开关包括：受控电流源与受控电压源，其中：所述受控电压源与电压输入型电网络连接；所述受控电流源与电流输入型电网络连接，所述电压输入型电网络为仿真逻辑中输入量为端口电压、输出量为端口电流的电网络。本发明还提供了一种用于仿真的电气开关系统和仿真方法。本发明方案原理简单，计算量少，稳定性强，能快速完成电气开关状态变化时，电路仿真计算的衔接和延续，适合于大型系统级实时电路仿真应用。

Description

用于仿真的电气开关、电气开关系统及仿真方法

技术领域

本发明涉及仿真技术领域，特别涉及一种用于仿真的电气开关、电气开关系统以及电气开关系统的仿真方法。

背景技术

电气开关指的是电气回路的断路器、接触器、空气开关等元件。当电气开关处于导通、闭合两种状态时，连接有该开关的电气回路的运行拓扑将发生改变。在小型电路的计算机仿真时，电气开关的开关闭合状态可直接简化为对电网络状态方程的修改。对于大型电路的计算机仿真，由于争取开发时间的需要，往往将结构复杂的大型电路按照关键部件进行模块化分解，然后由不同的工作人员独立开发、调试各个模块。这些模块由一个或多个状态方程构成，各状态方程间按照一定的因果逻辑进行数据交换，因此，在电气开关的状态发生变化时，直接对电网络状态方程的修改将无法满足要求。但是，无论如何仿真电气开关的状态变化，作为连接各个电网络模型的电气开关，在导通或者断开前后，必须维持电网络模型间数据交换的连续性以符合数据交换的因果逻辑。

附图1示出了电气开关在仿真中的直观模型，该电气开关连接两个电网络，当电气开关闭合时，两个电网络处于导通状态，进而通过电网络的运行完成某种指定的电路功能；当电气开关断开时，两个电网络之间的连接被切断，各自独立地实现指定的电路功能。实际上，在电路仿真技术领域，电气开关常常视为一个简易的电网络，附图2示出了电气开关作为电网络时与其他电网络的连接图。如果电网络1为电压输入型网络，即仿真计算的因果逻辑之“因”为输入量端口电压u1，“果”为输出量端口电流i1，相应地，电网络2为电流输入型网络，即仿真计算的因果逻辑之“因”为输入量端口电流i2，“果”为输出量端口电压u2，则该图所示的电网络的工作过程是：当电气开关K闭合时，电网络1与电网络2处于连通状态，电网络1的端口电压u1＝u2，电网络2的端口电流i2＝i1；当电气开关K断开时，电网络1端口开路，其端口电流i1与电网络2的端口电流i2为零，而电网络1的端口电压u1则成为未知量。由此可见，电网络1的输出输入数据的因果逻辑发生矛盾。

目前，常用电阻等效法对电气开关进行建模以规避上述矛盾。附图3示出了采用等效电阻的电网络连接图。当电气开关K处于闭合状态时，电网络1与电网络2处于连接状态，但开关电阻为零，用串联电阻Ron进行等效，串联电阻Ron的电阻接近零；当电气开关K断开时，电网络1与电网络2仍然处于连接状态，但开关电阻为无穷大，用串联电阻Roff进行等效，串联电阻Roff的电阻理论上为无穷大。假设上述电网络中各个电量的参考方向如图所示，根据电路原理对该开关模型建立附图4所示的模型。由于电气开关K实际上被看作一个新的电气网络引入到整个电网络中，进行计算机仿真时将不再出现如上所述的输入量与输出量之间的逻辑矛盾。

上述采用电阻等效法建立的电气开关模型虽然在理论上非常接近实际情况，但是，上述电气开关模型中的开关电阻在计算机仿真中极难把握：当开关电阻的数值过小时，所述的电气开关模型往往不能真实反映电网络的实际工作状况；当开关电阻的数值过大时，导致开关电阻的数值与电网络中的储能元件的相应数值相差甚大，从而使电网络的微分求解的收敛难度增加，要解决收敛问题，需采用变步长、隐式的求解方法，然而该方法计算时间长、计算机资源耗费严重。因此，采用上述电阻等效法建立的电气开关模型不适合部件结构较为复杂的系统级实时仿真。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电气开关、电气开关系统的仿真方法，该方法原理简单，计算量少、稳定性强，能快速完成电气开关状态变化时电路仿真计算的衔接和延续，适合于大型的系统级实时电路仿真。

本发明给出的一种电气开关的仿真方法，该方法用受控电压源与受控电流源来仿真电气开关，其中：所述受控电压源与电压输入型电网络连接，所述受控电流源与电流输入型电网络连接，所述电压输入型电网络为仿真逻辑中输入量为端口电压、输出量为端口电流的电网络，所述电流输入型电网络为仿真逻辑中输入量为端口电流、输出量为端口电压的电网络。

优选地，所述电气开关还包括第一电阻元件，所述第一电阻元件串接在所述受控电压源与电压输入型电网络的连接电路上。

本发明提供了一种电气开关系统的仿真方法，该方法用电压输入型的第一电网络、电气开关和电流输入型的第二电网络来仿真电气开关系统，其中：

所述第一电网络至少包括第一子电网络和第二子电网络；所述第一子电网络为电流输入型电网络，该子电网络与所述第二子电网络连接；所述第二子电网络包括第一电感元件和第二电阻元件，该子电网络与所述电气开关的受控电压源连接；

所述电气开关包括受控电压源与受控电流源，所述受控电压源与第一电网络连接，该受控电压源的电压受所述第二电网络控制，所述受控电流源与所述第二电网络连接，该受控电流源的电流受第一电网络控制。

优选地，所述方法包括：

(1)当电气开关闭合时：

根据受控电源中的主控量与受控量的关系得到：u_k＝u₂，i_k＝i₁，其中：u_k为电气开关的受控电压源的电压，u₂为第二电网络的端口电压；i_k为电气开关的受控电流源的电流，i₁为第一电网络的输入电流，则：

第一电网络和第二电网络的端口电压及其关系为：u₁＝u_k＝u₂；

第一电网络和第二电网络的端口电流及其关系为：i₁＝i_k＝i₂；

(2)当电气开关断开时：

电气开关的受控电流源不再具有提供电流的控制源，则：i_k＝i₂＝0，u₂＝0电气开关的受控电压源由受第二电网络控制变为受第一电网络的第一子电网络控制，则：u_k＝u₁’＝u₁，其中u₁’为第一电网络的第一子电网络的端口电压，u₁’的数值根据预设规则得到；

根据第二子电网络包括的第一电感元件和第二电阻元件建立第二子电网络的微分方程模型，利用该模型计算得到i₁，所述模型为：

$L_1\frac{{\mathrm{di}}_1}{\mathrm{dt}}=-i_1{R}_2+{u_1}^{\′}-u_1$ (第一式)

第一式中L₁为第一电感元件的电感，R₂为第二电阻元件的电阻，t为时间。

本发明还提供了又一种电气开关系统的仿真方法，该方法用电压输入型的第三电网络、电气开关、电流输入型的第四电网络和第四电阻元件来仿真电气开关系统，其中：

所述第三电网络至少包括第三子电网络和第四子电网络；所述第四子电网络包括第二电感元件和第三电阻元件，该子电网络通过所述第四电阻元件与所述电气开关的受控电压源连接；

所述电气开关包括受控电流源与受控电压源，所述受控电压源通过所述第四电阻元件与所述第三电网络连接，该受控电压源受第四电网络控制，所述受控电流源与第四电网络连接，该受控电流源的电流受第三电网络控制。

进一步优选地，所述第四电阻元件位于所述电气开关内。

优选地，该方法包括：

(1)当电气开关闭合时：

将第四电阻元件R₄的电阻值置零，则：

根据受控电源中的主控量与受控量的关系得到：u_k＝u₄，i_k＝i₃，其中：u_k为电气开关的受控电压源的电压，u₄为第四电网络的端口电压；i_k为电气开关的受控电流源的电流，i₃为第三电网络的输入电流；

第三电网络和第四电网络的端口电压及其关系为：u₃＝u_k＝u₄；

第三电网络和第四电网络的端口电流及其关系为：i₃＝i_k＝i₄

(2)当电气开关断开时：

电气开关的受控电流源不再具有提供电流的控制源，则：i_k＝i₄＝0，u₄＝0；电气开关的受控电压源由受第四电网络控制变为受第三电网络的第四子电网络控制，则：u_k＝u₃’，其中u₃’为第三子电网络的端口电压；

选取电气开关断开前的第三电网络的端口电压与电流u₃₍₀₎、i₃₍₀₎，以及电气开关断开后的第三电网络的端口电流i₃₍₁₎为初始值；

根据上述初始值按照第二式、第三式进行递推，得到第三电网络的端口电压u₃，所述第二式、第三式为；

$u_{k\left(n\right)}={{\hat{u}}^{\′}}_{3(n-1)}=L_2\frac{i_{3\left(n\right)}-i_{3(n-1)}}{\mathrm{\Δt}}+R_3{i}_{3(n-1)}+u_{3(n-1)}$ (第二式)

u_3(n)＝u_k(n)+R₄i_3(n)    (第三式)

第二式中Δt为仿真计算的步长，带^顶标为预估值，带(n)脚标为当前值，带(n-1)脚标为当前值所在仿真时刻的前一时刻的值，L₂为第二电感元件的电感，R₃为第三电阻元件的电阻；第三式中R₄为第四电阻元件的电阻。

进一步优选地，所述第三电阻元件的电阻R₃为零。

进一步优选地，所述第四电阻元件R₄的取值按照第四式进行选取，所述第四式为：

$R_4<\frac{L_2}{\mathrm{\&Delta;t}}$ (第四式)

本发明提供的电气开关模型具有受控电压源和电流源，利用受控电源与主控量之间的电路关系，进行包括电气开关的电网络的仿真，该电气开关模型仿真过程消除了数据转换过程中的逻辑矛盾，同时避免了采用电阻等效法带来的模型求解问题。此外，在此基础之上，针对电网络的不同网络结构，本发明还提供了用于仿真的两套电气开关系统和方法，第一种电气开关系统和方法的技术方案能够实现开关合、断之间的瞬时转换，该过程实现了稳态到稳态的直接转换，没有任何中间过程；第二种电气开关系统和方法的技术方案灵活性高，理论上适用于满足条件的任何电网结构。

附图说明

图1为电气开关基本结构图；

图2为电气开关仿真模型结构图；

图3为现有技术中的电气开关等效电阻法仿真模型结构图；

图4为根据图3建立的电气开关系统的结构图；

图5为本发明的电气开关的实施例结构图；

图6为本发明的电气开关系统中的电压输入型电网络的分解图；

图7为本发明的电气开关系统的实施例的结构原理图；

图8为本发明的电气开关系统的实施例的又一个结构原理图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的核心思想在于：对电气开关采用受控电压源和受控电流源的组成结构，并在此基础上，将电气开关连接的电网络从数据交换因果逻辑的角度分为电压输入型网络和电流输入型网络两大类，然后依据不同电网络结构采用上述电气开关对电气开关系统的进行构建和仿真，该方法解决了现有技术存在的问题。本发明所称的电压输入型网络是指仿真计算的因果逻辑上输入量为端口电压、输出量为端口电流的电网络；电流输入型网络是指仿真计算的因果逻辑上输入量为端口电流、输出量为端口电压的电网络。

本发明提供的用于仿真的电气开关的一个实施例如附图5所示。该电气开关包括受控电压源和受控电流源，受控电压源与电压输入型电网络连接，受控电流源与电流输入型电网络连接。该实施例利用受控电源与主控量之间的电路关系，进行包括电气开关的电网络的仿真，仿真过程可以消除数据转换过程中的逻辑矛盾，同时避免采用电阻等效法带来的模型求解问题。本实施例的具体工作过程将在下面结合电气开关系统进行详细描述。为了适应各种场合，本实施例所述的电气开关还可以增加一个电阻，该电阻串接在受控电压源与电压输入型电网络的连接电路上。

以上述电气开关为基础，可以组建出用于仿真的电气开关系统。参见附图6，本电气开关系统的电压输入型电网络的拓扑结构分解为两个子电网络：该子电网络中的一个为由电感和电阻串联组成的电路，电感和电阻的具体参数值可依据需求设定，该子电网络外的剩余部分(简称“剩余子电网络”)构成另一个子电网络。依据电压输入型网络的“剩余电网络”的结构类型不同，电气开关系统可有两种组成结构，下面分别进行讨论。

第一种情况：电压输入型网络的剩余子电网络为电流输入型电网络。

如附图7所示，此种情形下，电气开关系统包括电网络1(第一电网络)和电网络2(第二电网络)，电网络1和电网络2之间通过电气开关连接，电气开关包括受控电压源和受控电流源，当电路处于导通状态时，电气开关的受控电压源受电网络2控制，受控电流源受电网络1控制；电网络1拆分为两个子网络：子电网络11(第一子电网络，即剩余子电网络)和子电网络12(第二子电网络)。子电网络11为电流输入型网络，子电网络12包括电感L₁(第一电感元件)和电阻R₂(第二电阻元件)。仿真计算时，对电网络1的两个子网络分别建立模型，假设子电网络11的输入量端口电流为i₁’，输出量端口电压为u₁’，对子电网络12的微分方程模型为：

$L_1\frac{{\mathrm{di}}_1}{\mathrm{dt}}=-i_1{R}_2+{u_1}^{\&prime;}-u_1$ (第一式)

上述电气开关系统构成本发明的又一个实施例。实现该实施例的仿真过程如下：

(1)当电气开关K闭合时，电路处于导通状态，根据上述电气开关的组成可知，电气开关的受控电压源与电网络1处于同一电气回路中，其电压数值受控于电网络2，电气开关的受控电流源与电网络2处于同一电气回路中，其电流数值受控于电网络1。

由此，根据受控电源中的主控量与受控量关系的知识，可得到：u_k＝u₂，i_k＝i₁，其中：u_k为电气开关的受控电压源的电压，u₂为电网络2的端口电压；i_k为电气开关的受控电流源的电流，i₁为电网络1的输入电流。再根据电路分析中的基尔霍夫定律及其相关知识，可得到u₁＝u_k，i₁＝i_k。这样，即可得出电气开关处于闭合状态下，电网络中的相关物理量的关系及其数值关系：

电网络1和电网络2的端口电压及其关系为：u₁＝u₂；

电网络1和电网络2的端口电流及其关系为：i₁＝i₂。

(2)当电气开关K断开时，整个电网络中电网络1和电网络2处于独立状态，形成了各自的独立回路。

由此，电气开关的受控电流源不再具有提供电流的控制源，其电流数值为变为零，即：i_k＝i₂＝0，由于电网络2为电流输入型网络，当电流i₂为零时，即仿真逻辑中的“因”为零，则电网络2的端口电压也为零，即u₂＝0；同样地，电气开关的受控电压源也不再受电网络2控制，由于电网络1本身为一个完整的回路网络，受控电压源由受电网络2控制变为受电网络1的子电网络11控制，则：u_k＝u₁’＝u₁，其中u₁’为电网络1的子电网络11的端口电压，u₁’的数值根据预设规则得到，这里的预设规则可以有各种实现方式，比如，可以采用电压计直接进行测量，或者通过其他仪器对电网络11物理量的测量数值进行计算得到，本发明对此并不作特殊限制。

根据子电网络12包括的第一电感元件L₁和第二电阻元件R₂建立子电网络12的微分方程模型，利用该模型即可计算得到i₁，所述模型为：

$L_1\frac{{\mathrm{di}}_1}{\mathrm{dt}}=-i_1{R}_2+{u_1}^{\&prime;}-u_1$ (第一式)

第一式中L₁为第一电感元件的电感，R₂为第二电阻元件的电阻。

上述公式是一个微分方程，在进行微分方程的解算时，为方便起见，可将i₁的初始值置零。通过上述过程即可得出电气开关处于断开状态下电网络中的相关物理量的关系及其数值。

第二种情况：电压输入型网络的剩余子电网络为电压输入型网络。

如附图8所示，此种情形下，电气开关系统包括电网络3(第三电网络)、电网络4(第四电网络)和第四电阻R₄，电网络3和电网络4之间通过电气开关连接，电气开关包括受控电压源和受控电流源，当电路处于导通状态时，电气开关的受控电压源受电网络4控制，受控电流源受电网络3控制；电网络3拆分为两个子网络：电网络31(第三子电网络，即剩余子电网络)和电网络32(第四子电网络)。电网络31为电流输入型网络，电网络32包括电感L₂(第二电感元件)和电阻R₃(第三电阻元件)。仿真计算时，对两个子网络整体进行建模，假设电网络31的输入量端口电压为u₃’，输出量端口电流i₃’。

上述电气开关系统构成本发明的再一个实施例。实现该实施例的仿真过程如下：

(1)当电气开关闭合时，电路处于导通状态，根据上述电气开关的组成可知，电气开关的受控电压源与电网络3处于同一电气回路中，其电压数值受控于电网络4，电气开关的受控电流源与电网络4处于同一电气回路中，其电流数值受控于电网络3。此时，需将第四电阻元件R₄的电阻值置零。

由此，根据受控电源中的主控量与受控量关系的知识，可得到：u_k＝u₄，i_k＝i₃，其中：u_k为电气开关的受控电压源的电压，u₄为第四电网络的端口电压；i_k为电气开关的受控电流源的电流，i₃为第三电网络的输入电流。再根据电路分析中的基尔霍夫定律及其相关知识，可得到u₃＝u_k，i₄＝i_k。这样，即可得出电气开关处于闭合状态下，电网络中的相关物理量的关系及其数值关系：

电网络3和电网络4的端口电压及其关系为：u₃＝u_k＝u₄；

电网络3和电网络4的端口电流及其关系为：i₃＝i_k＝i₄。

(2)当电气开关断开时，整个电网络中电网络3和电网络4处于独立状态，形成了各自的独立回路。

由此，电气开关的受控电流源不再具有提供电流的控制源，其电流数值为变为零，即：i_k＝i₄＝0，由于电网络4为电流输入型网络，当电流i₄为零时，即仿真逻辑中的“因”为零，则电网络4的端口电压也为零，即u₄＝0；同样地，电气开关的受控电压源由受电网络4控制变为受电网络3的子电网络31控制，则：u_k＝u₃’，其中u₃’为第三子电网络的端口电压。

然后，选取电气开关断开前的第三电网络的端口电压与电流u₃₍₀₎、i₃₍₀₎，以及电气开关断开后的第三电网络的端口电流i₃₍₁₎为初始值，这些初始值可以是电气开关断开数瞬间时的值，也可以是其他时刻的值，因为仅是作为下述递推公式的初始值，如何选取该值对电气开关系统的仿真结果并无多大影响。

得到根据上述初始值按照第二式、第三式进行递推，得到第三电网络的端口电压u₃，所述第二式、第三式为；

$u_{k\left(n\right)}={{\hat{u}}^{\&prime;}}_{3(n-1)}=L_2\frac{i_{3\left(n\right)}-i_{3(n-1)}}{\mathrm{\&Delta;t}}+R_3{i}_{3(n-1)}+u_{3(n-1)}$ (第二式)

u_3(n)＝u_k(n)+R₄i_3(n)    (第三式)

第二式中Δt为仿真计算的步长，带^顶标为预估值，带n脚标为当前值，L₂为第二电感元件的电感，R₃为第三电阻元件的电阻；第三式中R₄为第四电阻元件的电阻；上述两式是将电网络3进行整体建模得到的。通过上述过程即可得出电气开关处于断开状态下电网络中的相关物理量的关系及其数值。

上述第一种情形中，尽管电压输入型网络中的子电网络的电感L₁和电阻R₂的具体数值如上所述可以根据实际需要进行设定，但是，实际应用场合，为简化计算，常将R₂的数值设定为零，L₁的数值与电网络1中各电感参数的数值相当。

上述第二种情形中的电气开关系统的串联电阻R₄主要作用是缩短电流i₁的衰减时间常数、降低电气开关断开后的最终值，理论上来说，该电阻值越大越好，但是如果过大又将降低仿真系统的数值稳定阈值。因此，实际应用场合，选取串联电阻时必须兼顾这两方面的因素，即既要考虑电压输入型网络中的电感的具体数值，也要考虑电气开关系统中的步长的长度值。本发明优选按照下面的规律进行选取：

$R_4<\frac{L_1}{\mathrm{\&Delta;t}}$ (第四式)

上述第二种情形中，电气开关系统中串联了第三电阻R₃，实际上，该电阻可以作为电气开关的一部分，放入电气开关模型中，这样并不妨碍本发明的发明目的的实现。

上述第二种情形中，电气开关系统限定了电网络31的结构类型，实际上，这种限定仅仅是描述上的方便，不进行上述限定同样能够实现本发明的发明目的。

上述第二种情形中，计算端口电压u₃过程中，采用的是电网络31的端口电压u1’估计值，该估计值比实际值至少要滞后一个仿真采样步长，这将造成电气开关断开后电流i3的最终绝对值不能达到零。为此，需对上述仿真方法进行修正，修正的方法是减少仿真采样步长、增大第三电阻R3的数值，具体增减的幅度可根据实际需要进行设定。

本发明的实施例所述的技术方案针对输入型电压网络内部的不同结构情况，提出了两种电气开关系统的方案。第一种情形所述的电气开关系统和仿真方法能够实现开关合、断之间的瞬时转换，瞬间转换过程实现了稳态到稳态的直接转换，没有任何中间过程。但是由于仿真计算过程中需要使用到电压输入型网络的内部量，该方案可适用于具有一定的电网结构条件的场合。第一种情形所述的电气开关系统和仿真方法通过估计计算的方式获取电压输入型网络的内部量具有较强的灵活性，理论上适用于任何电网结构。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电气开关的仿真方法，其特征在于，用受控电压源与受控电流源来仿真电气开关，其中：所述受控电压源与电压输入型电网络连接；所述受控电流源与电流输入型电网络连接，所述电压输入型电网络为仿真逻辑中输入量为端口电压、输出量为端口电流的电网络，所述电流输入型电网络为仿真逻辑中输入量为端口电流、输出量为端口电压的电网络。

2.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述电气开关还包括第一电阻元件，所述第一电阻元件串接在所述受控电压源与电压输入型电网络的连接电路上。

3.一种电气开关系统的仿真方法，其特征在于，用电压输入型的第一电网络、电气开关和电流输入型的第二电网络来仿真电气开关系统，其中：

所述第一电网络至少包括第一子电网络和第二子电网络；所述第一子电网络为电流输入型电网络，该子电网络与所述第二子电网络连接；所述第二子电网络包括第一电感元件和第二电阻元件，该子电网络与所述电气开关的受控电压源连接；

所述电气开关包括受控电压源与受控电流源，所述受控电压源与第一电网络连接，该受控电压源的电压受所述第二电网络控制，所述受控电流源与所述第二电网络连接，该受控电流源的电流受第一电网络控制。

4.根据权利要求3所述的仿真方法，其特征在于，该方法包括：

(1)当电气开关闭合时：

根据受控电源中的主控量与受控量的关系得到：u_k＝u₂，i_k＝i₁，其中：u_k为电气开关的受控电压源的电压，u₂为第二电网络的端口电压；i_k为电气开关的受控电流源的电流，i₁为第一电网络的输入电流，则：

第一电网络和第二电网络的端口电压及其关系为：u₁＝u_k＝u₂；

第一电网络和第二电网络的端口电流及其关系为：i₁＝i_k＝i₂；

(2)当电气开关断开时：

电气开关的受控电流源不再具有提供电流的控制源，则：i_k＝i₂＝0，u₂＝0电气开关的受控电压源由受第二电网络控制变为受第一电网络的第一子电网络控制，则：u_k＝u₁’＝u₁，其中u₁’为第一电网络的第一子电网络的端口电压，u₁’的数值根据预设规则得到；

根据第二子电网络包括的第一电感元件和第二电阻元件建立第二子电网络的微分方程模型，利用该模型计算得到i₁，所述模型为：

$L_1\frac{{\mathrm{di}}_1}{\mathrm{dt}}=-i_1{R}_2+{u_1}^{\&prime;}-u_1$ (第一式)

第一式中L₁为第一电感元件的电感，R₂为第二电阻元件的电阻，t为时间。

5.一种电气开关系统的仿真方法，其特征在于，用电压输入型的第三电网络、电气开关、电流输入型的第四电网络和第四电阻元件来仿真电气开关系统，其中：

所述第三电网络至少包括第三子电网络和第四子电网络；所述第四子电网络包括第二电感元件和第三电阻元件，该子电网络通过所述第四电阻元件与所述电气开关的受控电压源连接；

所述电气开关包括受控电压源与受控电流源，所述受控电压源通过所述第四电阻元件与所述第三电网络连接，该受控电压源受第四电网络控制，所述受控电流源与第四电网络连接，该受控电流源的电流受第三电网络控制。

6.根据权利要求5所述的仿真方法，其特征在于，所述第四电阻元件位于所述电气开关内。

7.根据权利要求5所述的仿真方法，其特征在于，该方法包括：

(1)当电气开关闭合时：

将第四电阻元件R₄的电阻值置零，则：

根据受控电源中的主控量与受控量的关系得到：u_k＝u₄，i_k＝i₃，其中：u_k为电气开关的受控电压源的电压，u₄为第四电网络的端口电压；i_k为电气开关的受控电流源的电流，i₃为第三电网络的输入电流；

第三电网络和第四电网络的端口电压及其关系为：u₃＝u_k＝u₄；

第三电网络和第四电网络的端口电流及其关系为：i₃＝i_k＝i₄；

(2)当电气开关断开时：

电气开关的受控电流源不再具有提供电流的控制源，则：i_k＝i₄＝0，u₄＝0；电气开关的受控电压源由受第四电网络控制变为受第三电网络的第四子电网络控制，则：u_k＝u₃’，其中u₃’为第三子电网络的端口电压；

选取电气开关断开前的第三电网络的端口电压与电流u₃₍₀₎、i₃₍₀₎，以及电气开关断开后的第三电网络的端口电流i₃₍₁₎为初始值；

根据上述初始值按照第二式、第三式进行递推，得到第三电网络的端口电压u₃，所述第二式、第三式为；

$u_{k\left(n\right)}={{\hat{u}}^{\&prime;}}_{3(n-1)}=L_2\frac{i_{3\left(n\right)}-i_{3(n-1)}}{\mathrm{\&Delta;t}}+R_3{i}_{3(n-1)}+u_{3(n-1)}$ (第二式)

u_3(n)＝u_k(n)+R₄i₃(n)    (第三式)

第二式中Δt为仿真计算的步长，带^顶标为预估值，带(n)脚标为当前值，带(n-1)脚标为当前值所在仿真时刻的前一时刻的值，L₂为第二电感元件的电感，R₃为第三电阻元件的电阻；第三式中R₄为第四电阻元件的电阻。

8.根据权利要求7所述的仿真方法，其特征在于，所述第三电阻元件的电阻R₃为零。

9.根据权利要求7所述的仿真方法，其特征在于，所述第四电阻元件R₄的取值按照第四式进行选取，所述第四式为：

$R_4<\frac{L_2}{\mathrm{\&Delta;t}}$ (第四式)。

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