CN110858263A - 电气电路建模方法、仿真测试系统及仿真终端 - Google Patents

电气电路建模方法、仿真测试系统及仿真终端 Download PDF

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CN110858263A CN201810910968.6A CN201810910968A CN110858263A CN 110858263 A CN110858263 A CN 110858263A CN 201810910968 A CN201810910968 A CN 201810910968A CN 110858263 A CN110858263 A CN 110858263A
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Abstract

本发明提供了一种电气电路建模方法、仿真测试系统及仿真终端，包括：将电气电路中的非线性开关器件的导通状态等效为等效电感，并将非线性开关器件的关闭状态等效为等效电容；根据等效电容搭建电容及电气电路中的电容离散模型；根据等效电感及电气电路中的电感搭建电感离散模型；根据电容离散模型与电感离散模型进行处理得到等效模型；利用节点分析法对等效模型进行处理得到电气电路乘法运算模型。本发明提供的电气电路建模方法、仿真测试系统及仿真终端，能够搭建电气电路实时瞬态仿真测试系统，为电气电路控制技术提供更高效测试方案，有效减少电气电路控制技术实验研究与验证时间，节约开发成本，缩短开发周期。

Description

电气电路建模方法、仿真测试系统及仿真终端
技术领域
本发明涉及电气电路的建模技术领域，尤其涉及一种电气电路建模方法、仿真测试系统及仿真终端。
背景技术
目前，高频隔离变压器在电力系统中经常被使用，如高压电力电子变压器电路中、城市轨道交通中辅助变流器系统中储能电路中等，高频隔离变压器的电路具备控制频率高、主电路拓扑形式多样等特点。
然而，针对高频隔离变压器控制软件设计实时测试系统存在如下几个难点：
1.拓扑复杂建模难：主电路拓扑形式多样，对电路进行瞬态分析，列写微分方程的难度会很大,特别电路中含有大量非线性电力电子器件，其求解过程会更复杂，影响半实物仿真平台开发的效率。
2.解算步长过大导致误差较大：高频隔离变压器实时对象模型运行于高性能的实时仿真器的CPU中，仿真步长为几十微秒级别，当高频隔离变压器开关频率较高时，采样误差造成的仿真误差会较大。
现有技术中，高频隔离变压器的电路的控制频率最高达到30kHz，按最小脉宽占空比是按控制周期的5％计算，最小脉宽的时间计Tmin＝1/30000*5％＝1.67e-6s，并且高频隔离变压器的电路中存在大量非线性开关器件，导致利用现有的模型对开关状态分析难度大。高频隔离变压器的电路中隐含在非线性开关器件前后都为电感元器件，在高频隔离变压器的中与变压器的次边绕组连接的第一二极管或第二二极管在导通状态下，变压器的次边绕组上的电感与滤波电感串联，使用微分方程求解存在模型解耦易发散的难点。
针对上述问题，本领域技术人员一直在寻求解决办法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电气电路建模方法、仿真测试系统及仿真终端，能够搭建电气电路实时瞬态仿真测试系统，为电气电路控制技术提供更高效测试方案，有效减少电气电路控制技术实验研究与验证时间，节约开发成本，缩短开发周期。
本发明提供一种电气电路建模方法，所述电气电路建模方法包括：将电气电路中的非线性开关器件的导通状态等效为等效电感，并将所述非线性开关器件的关闭状态等效为等效电容；根据所述等效电容及所述电气电路中的电容搭建电容离散模型；根据所述等效电感及所述电气电路中的电感搭建电感离散模型；根据所述电容离散模型与所述电感离散模型进行处理得到等效模型；利用节点分析法对所述等效模型进行处理得到电气电路乘法运算模型。
具体地，所述根据所述电容离散模型与所述电感离散模型进行处理得到等效模型的步骤包括：对所述电容离散模型进行后向欧拉积分处理得到电容后向欧拉法等效模型；对所述电感离散模型进行后向欧拉积分处理得到电感后向欧拉积分处理模型；将所述电容后向欧拉法等效模型与电感后向欧拉积分处理模型等效为电流源与电阻并联电路以得到等效模型。
具体地，所述根据所述等效电容搭建电容离散模型的步骤包括：将时间划分成若干时间间隔，并将等效电容进行离散化处理得到电容离散模型。
具体地，所述根据所述等效电感搭建电感离散模型的步骤包括：将时间划分成若干时间间隔，并将等效电感进行离散化处理得到电感离散模型。
具体地，所述等效电容等于电导与步长的乘积，所述等效电感等于所述步长与所述电导的比值，其中，所述电导的导纳值小于预设导纳值，所述步长小于预设步长。
本发明还提供一种仿真终端，所述仿真终端包括：存储器，用于存储可执行程序代码；以及处理器，用于调用所述存储器中的所述可执行程序代码，以实现如上述的电气电路建模方法。
本发明还提供一种仿真测试系统，所述仿真测试系统适用于对高频隔离变压器进行实时瞬态仿真测试，所述仿真测试系统包括仿真终端、实时仿真器及控制器；所述控制器，用于运行被测高频隔离变压器控制程序，并将运行结果发送至所述实时仿真器；所述实时仿真器，用于接收所述所述仿真终端发送的电气电路乘法运算模型，并运行所述电气电路乘法运算模型以对所述运行结果进行实时瞬态仿真测试；所述仿真终端，用于利用上述的电气电路建模方法进行搭建的电气电路乘法运算模型，并将所述电气电路乘法运算模型下发至所述实时仿真器。
具体地，所述实时仿真器包括处理器板卡、FPGA板卡及第一IO接口板卡，所述FPGA板卡分别与所述处理器板卡及所述第一IO接口板卡通信连接，所述处理器板卡还与所述仿真终端通信连接，所述第一IO接口板卡还与所述控制器通信连接。
具体地，所述处理器板卡，用于将所述仿真终端发送的电气电路乘法运算模型传输至所述FPGA板卡；所述第一IO接口板卡，用于将接收到的运行结果传输至所述FPGA板卡；所述FPGA板卡，用于运行所述电气电路乘法运算模型以对所述运行结果进行实时瞬态仿真测试。
具体地，所述控制器包括控制器板卡与第二IO接口板卡，所述控制器板卡与所第二IO接口板卡通信连接，所述第二IO接口板卡还与所述实时仿真器通信连接；所述控制器板卡，用于运行被测高频隔离变压器控制程序以得到运算结果；所述第二IO接口板卡，用于将所述运算结果发送至所述实时仿真器。
具体地，本实施例提供的电气电路建模方法、仿真测试系统及仿真终端，通过将电气电路中的非线性开关器件的导通状态等效为等效电感，并将非线性开关器件的关闭状态等效为等效电容；根据等效电容搭建电容离散模型；根据等效电感搭建电感离散模型；根据电容离散模型与电感离散模型进行处理得到等效模型；利用节点分析法对等效模型进行处理得到电气电路乘法运算模型，从而能够搭建电气电路实时瞬态仿真测试系统，为电气电路控制技术提供更高效测试方案，有效减少电气电路控制技术实验研究与验证时间，节约开发成本，缩短开发周期。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明第一实施例的电气电路建模方法的流程示意图；
图2为本发明第二实施例的电气电路建模方法的流程示意图；
图3为本发明第三实施例的仿真终端的结构框图；
图4为本发明第四实施例的高频隔离变压器的电路结构示意图；
图5与图6为本发明第五实施例的仿真测试系统的结构框图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明详细说明如下。
图1为本发明第一实施例的电气电路建模方法的流程示意图。本实施例为仿真终端执行的电气电路建模方法。具体地，在一实施方式中，仿真终端利用电气电路建模方法进行建模得到电气电路乘法运算模型，该电气电路乘法运算模型可应用于仿真测试系统，例如对高频隔离变压器进行实时瞬态仿真测试等，以提供高效测试方案，有效减少高频隔离变压器控制技术实验研究与验证时间，节约开发成本，缩短开发周期。如图1所示，本实施例的电气电路建模方法可包括以下步骤：
步骤S11：将电气电路中的非线性开关器件的导通状态等效为等效电感，并将非线性开关器件的关闭状态等效为等效电容。
具体地，在一实施方式中，仿真终端将电气电路中的非线性开关器件等效线性元器件进行建模，例如在一实施方式中，仿真终端对高频隔离变压器电路系统进行建模。具体地，在本实施例中，仿真终端将电气电路中的非线性开关器件的开关等效的导通状态等效为等效电感，同时将电气电路中的非线性开关器件的开关等效的关闭状态等效为等效电容。具体地，等效电容为小电容，等效电感为小电感，且等效电容的电容值及等效电感的电感值越小，得到的模型的步长越小。
步骤S12：根据等效电容及电气电路中的电容搭建电容离散模型。
具体地，在一实施例中，仿真终端在对电气电路建立数学模型时可以直接将等效电容及电气电路中的电容进行离散化，避开微分方程，具体地，通过把时间t0～T划分成若干时间间隔，并将等效电容用相应的离散模型来取代，以得到电容离散模型，但并不限于此。例如，在其他实施方式中，仿真终端在对电气电路建立数学模型时还可以分别对等效电容及电气电路中的电容进行建模，以得到对应的电容离散模型。
步骤S13：根据等效电感及电气电路中的电感搭建电感离散模型。
具体地，在一实施例中，仿真终端在对电气电路建立数学模型时可以直接将等效电感及电气电路中的电感进行离散化，避开微分方程，具体地，通过把时间t0～T划分成若干时间间隔，并将等效电感用相应的离散模型来取代，以得到电感离散模型，但并不限于此。例如，在其他实施方式中，仿真终端在对电气电路建立数学模型时还可以分别对等效电感及电气电路中的电感进行建模，以得到对应的电感离散模型。
步骤S14：根据电容离散模型与电感离散模型进行处理得到等效模型。
具体地，在一实施例中，仿真终端通过对电容离散模型进行处理，以得到线性器件的等效电容在tn+1时刻可等效为一个电导与一个电流源并联的第一等效模型。具体地，仿真终端还通过对电感离散模型进行处理，以得到线性器件的等效电感在tn+1时刻可等效为以电导与一个电流源并联的第二等效模型。进一步地，在本实施例中，仿真终端根据第一等效模型与第二等效模型处理，以得到将电气电路中的非线性开关器件等效为电流源与电导并联电路，从而根据电流源与电阻并联电路搭建等效模型。
步骤S15：利用节点分析法对等效模型进行处理得到电气电路乘法运算模型。
具体地，在一实施例中，仿真终端利用节点分析法对等效模型进行分析处理，以得到电气电路乘法运算模型，从而使得电气电路的模型从复杂的矩阵模型转化成乘法运算模型，以有效减少电气电路乘法运算模型的计算量，进而使得电气电路乘法运算模型更适合在FPGA板卡中进行并行运算，快速得到运算结果，有效减少电气电路控制技术实验研究与验证时间，节约开发成本，缩短开发周期。
图2为本发明第二实施例的电气电路建模方法的流程示意图。本实施例为仿真终端执行的电气电路建模方法。如图1与图2所示，本实施例的电气电路建模方法，根据电容离散模型与电感离散模型进行处理得到等效模型的步骤包括以下步骤：
步骤S21：对电容离散模型进行后向欧拉积分处理得到电容后向欧拉法等效模型。
具体地，在一实施方式中，仿真终端在执行步骤S21之前，仿真终端将时间划分成若干时间间隔，并将等效电容进行离散化处理得到电容离散模型。
具体地，在本实施例中，仿真终端基于非线性开关器件等效线性元器件对电气电路进行建模。具体地，仿真终端将电气电路中的非线性开关器件的开关等效的导通状态等效为等效电感，并将电气电路中的非线性开关器件的开关等效的关闭状态等效为等效电容。其中，等效电容等于电导与步长的乘积，等效电感等于步长与电导的比值，其中，电导的导纳值小于预设导纳值，步长小于预设步长。具体地，等效电容为C＝Gh，等效电感为L＝h/G，其中，G为电导，且其设定的导纳值为1到0.01之间；h为步长，且在FPGA中步长小于1e-6，但并不限于此。
具体地，在本实施例中，以等效电容为例进行建模的过程如下，仿真终端在建立数学模型时可以直接将等效电容模型离散化，避开微分方程，并把时间t0～T划分成若干时间间隔后，将等效电容用相应的离散模型来取代，以得到线性电容元件的特性关系为：
Figure BDA0001761831550000061
其中，C为等效电容，u(t)为在t时刻等效电容两端的电压，i(t)为在t时刻流经等效电容的电流。
进一步地，在本实施例中，仿真终端对上式(1)进行离散化并采用后向欧拉积分公式进行处理，以得到电容后向欧拉法等效模型，电容后向欧拉法等效模型对应的公式为：
Figure BDA0001761831550000071
其中，h为离散步长，C为等效电容，n为离散后的当前步，n+1为离散后的后一步，un为等效电容的当前步的两端电压，un+1为等效电容的后一步的两端电压，in+1为流经等效电容的后一步的电流。
具体地，在一实施方式中，仿真终端将上式(2)转化为可控电流源与电阻并联的电路，例如，仿真终端将线性器件的等效电容在tn+1时刻可等效为一个电导与一个电流源并联的等效模型，其中，可控电流源根据开关特性和前时刻节点电压电流得到。进一步地，仿真终端再对可控电流源与电阻并联的电路采用节点电压法搭建模型矩阵，其中，电阻为非线性开关器件进行等效建模并转换处理后的电阻与电气电路中的所有的电阻进行等效得到，并利用电阻的倒数得到导纳。
步骤S22：对电感离散模型进行后向欧拉积分处理得到电感后向欧拉积分处理模型。
具体地，在一实施方式中，以等效电感为例进行建模的过程如下，仿真终端在执行步骤S22之前，仿真终端将时间划分成若干时间间隔，并将等效电感进行离散化处理得到电感离散模型。
具体地，在本实施例中，仿真终端基于非线性开关器件等效线性元器件对电气电路进行建模。具体地，仿真终端将电气电路中的非线性开关器件的开关等效的导通状态等效为等效电感，并将电气电路中的非线性开关器件的开关等效的关闭状态等效为等效电容。其中，等效电容等于电导与步长的乘积，等效电感等于步长与电导的比值，其中，电导的导纳值小于预设导纳值，步长小于预设步长。具体地，等效电容为C＝Gh，等效电感为L＝h/G，其中，G为电导，且其设定的导纳值为1到0.01之间；h为步长，且在FPGA中步长小于1e-6，但并不限于此。
具体地，在本实施例中，仿真终端在建立数学模型时可以直接将等效电感模型离散化，避开微分方程，并把时间t0～T划分成若干时间间隔后，将等效电感用相应的离散模型来取代，以得到线性电感元件的特性关系为：
Figure BDA0001761831550000072
其中，L为等效电感，u(t)为在t时刻等效电感两端的电压，i(t)为在t时刻流经等效电感的电流。
进一步地，在本实施例中，仿真终端对上式(3)进行离散化并采用后向欧拉积分公式进行处理，以得到电感后向欧拉法等效模型，电感后向欧拉法等效模型对应的公式为：
其中，h为离散步长，L为等效电感，n为离散后的当前步，n+1为离散后的后一步，un+1为等效电感的后一步的两端电压，in为流经等效电感的当前步的电流，in+1为流经等效电感的后一步的电流。
具体地，在一实施方式中，仿真终端将上式(4)转化为可控电流源与电阻并联的电路，例如，仿真终端将线性器件的等效电感在tn+1时刻可等效为一个电导与一个电流源并联的等效模型，其中，可控电流源根据开关特性和前时刻节点电压电流得到。进一步地，仿真终端再对可控电流源与电阻并联的电路采用节点电压法搭建模型矩阵，其中，电阻为非线性开关器件进行等效建模并转换处理后的电阻与电气电路中的所有的电阻进行等效得到，并利用电阻的倒数得到导纳。
步骤S23：将电容后向欧拉法等效模型与电感后向欧拉积分处理模型等效为电流源与电阻并联电路以得到等效模型。
具体地，在一实施方式中，仿真终端根据上式(2)与上式(4)进行处理，以将非线性开关器件等效为电流源与电阻并联电路，进而得到电流源与电阻并联电路的等效模型，并利用电流源与电阻并联电路的等效模型中的电流源来反映开关状态的变化，以得到电流源与电阻并联电路的等效模型中的开关特性为：
Figure BDA0001761831550000082
其中，
Figure BDA0001761831550000083
为电流源，us为开关两端电压，un s为后一步的开关两端电压，is为流过开关的电流，in s为后一步流过开关的电流，Gs为等效导纳，n为离散后的当前步，n+1为离散后的后一步，S为开关状态，Sn+1为后一步的开关状态，Sn+1＝1为开关状态的导通状态，Sn+1＝0为开关状态的关闭状态。
进一步地，在本实施例中，仿真终端在使用电导与电流源并联的等效模型替换离散化电路中的等效电感、等效电容和开关器件后得到上式(5)，仿真终端再对上式(5)进行节点分析法形成电气电路乘法运算模型，具体地，电气电路乘法运算模型的系统矩阵方程为：
Figure BDA0001761831550000091
其中，Y为输出变量，Vnode为节点电压，B为数学矩阵，Is为电流源，Vs为电压源。
具体地，本实施例提供的电气电路建模方法，通过将电气电路中的非线性开关器件等效线性元器件进行建模，以得到电气电路乘法运算模型，从而将电气电路的系统模型从方程
Figure BDA0001761831550000092
转化为方程Y＝DU的形式，以有效减少计算量，使电气电路乘法运算模型更适合在FPGA中进行并行运算，快速得到解算结果。
图3为本发明第三实施例的仿真终端100的结构框图。本实施例提供的仿真终端100可用于实现上述电气电路建模方法，如图3所示，本实施例提供的仿真终端100包括存储器110与处理器120。
具体地，在本实施例中，存储器110用于存储可执行程序代码。处理器120用于调用存储器110中的可执行程序代码，以实现电气电路建模方法的步骤包括：将电气电路中的非线性开关器件的导通状态等效为等效电感，并将非线性开关器件的关闭状态等效为等效电容；根据等效电容搭建电容离散模型；根据等效电感搭建电感离散模型；根据电容离散模型与电感离散模型进行处理得到等效模型；利用节点分析法对等效模型进行处理得到电气电路乘法运算模型。
具体地，在一实施例中，处理器120，执行根据电容离散模型与电感离散模型进行处理得到等效模型的步骤具体执行的步骤包括：对电容离散模型进行后向欧拉积分处理得到电容后向欧拉法等效模型；对电感离散模型进行后向欧拉积分处理得到电感后向欧拉积分处理模型；将电容后向欧拉法等效模型与电感后向欧拉积分处理模型等效为电流源与电阻并联电路以得到等效模型。
具体地，在一实施例中，处理器120，执行根据等效电容搭建电容离散模型的步骤具体执行的步骤包括：将时间划分成若干时间间隔，并将等效电容进行离散化处理得到电容离散模型。
具体地，在一实施例中，处理器120，执行等效电感搭建电感离散模型的步骤具体执行的步骤包括：将时间划分成若干时间间隔，并将等效电感进行离散化处理得到电感离散模型。
具体地，在一实施方式中，等效电容等于电导与步长的乘积，等效电感等于步长与电导的比值，其中，电导的导纳值小于预设导纳值，步长小于预设步长。
本实施例对仿真终端100的各功能单元实现各自功能的具体过程，请参见上述图1至图2所示实施例中描述的具体内容，在此不再赘述。
图4为本发明第四实施例的高频隔离变压器(图未标示)的电路结构示意图。以高频隔离变压器为例对电气电路进行说明如下，但并不限于此，例如在其他实施例中，电气电路还可以为其他的电路系统。具体地，仿真终端利用上述电气电路建模方法对高频隔离变压器进行建模，以得到高频隔离变压器乘法运算模型，该高频隔离变压器乘法运算模型可应用于仿真测试系统，例如对高频隔离变压器进行实时瞬态仿真测试等，以提供高效测试方案，有效减少高频隔离变压器控制技术实验研究与验证时间，节约开发成本，缩短开发周期。
本实施例仿真终端对高频隔离变压器进行建模的步骤可以参考如图1与图2所示实施例中描述的具体内容，在此不再赘述。
具体地，本实施例提供的高频隔离变压器包括电容C、第一电容C1、第二电容C2、电阻R、电感L、二极管(图未标示)、第一二极管DR1、第二二极管DR2、第三二极管DR3、第四二极管DR4、第一开关元件Q1、第二开关元件Q2及变压器Tr。具体地，第一电容C1的第一端与输入电压Uin的正极连接，第一电容C1的第二端分别与第二电容C2的第一端及变压器Tr的主边绕组的第二端连接。第二电容C2的第二端与输入电压Uin的负极连接。第一开关元件Q1的第一端接收输入电流i并与输入电压Uin的正极连接，第一开关元件Q1的第一端还与一二极管(图未标示)的阴极连接，第一开关元件Q1的第二端分别与变压器Tr的主边绕组的第一端及第二开关元件Q2的第一端连接，第一开关元件Q1的第二端还与一二极管的阳极连接，第一开关元件Q1的控制端接收第一控制信号。第二开关元件Q2的第一端与另一二极管(图未标示)的阴极连接，第二开关元件Q2的第二端分别与输入电压的负极及另一二极管的阳极连接，第二开关元件Q2的控制端接收第二控制信号。变压器Tr的次边绕组的第一端与第一二极管DR1的阳极连接，变压器Tr的次边绕组的第二端与第四二极管DR4的阴极连接。第一二极管DR1的阳极还与第二二极管DR2的阴极连接，第一二极管DR1的阴极分别与第三二极管DR3的阴极及电感L的第一端连接。第二二极管DR2的阳极分别与第四二极管DR4的阳极、电容的第二端及电阻R的第二端连接。电感L的第二端分别与电容的第一端及电阻R的第一端连接，电阻R的第一端与第二端之间形成电压差Vo。
图5为本发明第五实施例的仿真测试系统200的结构框图。本实施例提供的仿真测试系统200，如图5所示，具体地，在本实施例中，仿真测试系统200适用于对电气电路进行实时瞬态仿真测试，例如，仿真测试系统200适用于对高频隔离变压器进行实时瞬态仿真测试，但并不限于此。具体地，仿真测试系统200包括仿真终端210、实时仿真器220及控制器230。在一实施方式中，实时仿真器220通过以太网与仿真终端210通信连接，实时仿真器220还通过硬线与控制器230通信连接，硬线可以但不限于为数据总线等等。
具体地，在本实施例中，控制器230用于运行被测高频隔离变压器控制程序，并将运行结果发送至实时仿真器220。实时仿真器220用于接收仿真终端210发送的电气电路乘法运算模型，并运行电气电路乘法运算模型以对运行结果进行实时瞬态仿真测试。仿真终端210用于利用上述的电气电路建模方法进行搭建的电气电路乘法运算模型，并将电气电路乘法运算模型下发至实时仿真器220。
具体地，在本实施例中，仿真终端210利用电气电路建模方法进行建模所执行的步骤包括：将电气电路中的非线性开关器件的导通状态等效为等效电感，并将非线性开关器件的关闭状态等效为等效电容；根据等效电容搭建电容离散模型；根据等效电感搭建电感离散模型；根据电容离散模型与电感离散模型进行处理得到等效模型；利用节点分析法对等效模型进行处理得到电气电路乘法运算模型。
具体地，在本实施例中，仿真终端210执行根据电容离散模型与电感离散模型进行处理得到等效模型的步骤具体执行的步骤包括：对电容离散模型进行后向欧拉积分处理得到电容后向欧拉法等效模型；对电感离散模型进行后向欧拉积分处理得到电感后向欧拉积分处理模型；将电容后向欧拉法等效模型与电感后向欧拉积分处理模型等效为电流源与电阻并联电路以得到等效模型。
具体地，在本实施例中，仿真终端210执行根据等效电容搭建电容离散模型的步骤具体执行的步骤包括：将时间划分成若干时间间隔，并将等效电容进行离散化处理得到电容离散模型。
具体地，在本实施例中，仿真终端210执行根据等效电感搭建电感离散模型的步骤具体执行的步骤包括：将时间划分成若干时间间隔，并将等效电感进行离散化处理得到电感离散模型。
具体地，在本实施例中，等效电容等于电导与步长的乘积，等效电感等于步长与电导的比值，其中，电导的导纳值小于预设导纳值，步长小于预设步长。
本实施例对仿真终端210的各功能单元实现各自功能的具体过程，请参见上述图1至图2所示实施例中描述的具体内容，在此不再赘述。
图6为本发明第五实施例的仿真测试系统200的结构框图。如图5与图6所示，在本实施例中，实时仿真器220包括处理器板卡222、FPGA板卡224及第一IO接口板卡。具体地，FPGA板卡224分别与处理器板卡222及第一IO接口板卡226通信连接，处理器板卡222还与仿真终端210通信连接，第一IO接口板卡226还与控制器230通信连接。
具体地，在本实施例中，处理器板卡222用于将仿真终端210发送的电气电路乘法运算模型传输至FPGA板卡224。第一IO接口板卡226用于将接收到的运行结果传输至FPGA板卡224。FPGA板卡224用于运行电气电路乘法运算模型以对运行结果进行实时瞬态仿真测试。
具体地，在本实施例中，控制器230包括控制器板卡232与第二IO接口板卡234。控制器板卡232与所第二IO接口板卡234通信连接。第二IO接口板卡234还与实时仿真器220通信连接。
具体地，在本实施例中，控制器板卡232用于运行被测高频隔离变压器控制程序以得到运算结果。第二IO接口板卡234用于将运算结果发送至实时仿真器220。具体地，在一实施例中，运算结果可以但不限于为控制器板卡232运行被测高频隔离变压器控制程序以得到电压、电流等等相关参数。
具体地，本实施例提供的仿真测试系统，通过利用FPGA计算速度优势解决系统解算步长过大导致误差大，计算结果不理想的问题，使得高频隔离变压器实时仿真测试系统得以实现，此外仿真测试系统还通过基于非线性开关器件等效线性元器件对象模型FPGA进行建模方案，得到高频隔离变压器乘法运算模型，以完成高频变压器隔离全桥输出电路对象建模复杂问题。进一步地，在本实施例中，仿真测试系统通过将系统模型从复杂矩阵计算转化为简单的乘法运算模型，利用FPGA的高速时钟优势进行模型小步长计算，能够有效减少使用FPGA进行数学模型搭建的难度，减少FPGA计算量。
具体地，本实施例提供的电气电路建模方法、仿真测试系统及仿真终端，通过将电气电路中的非线性开关器件的导通状态等效为等效电感，并将非线性开关器件的关闭状态等效为等效电容；根据等效电容搭建电容离散模型；根据等效电感搭建电感离散模型；根据电容离散模型与电感离散模型进行处理得到等效模型；利用节点分析法对等效模型进行处理得到电气电路乘法运算模型，从而能够搭建电气电路实时瞬态仿真测试系统，为电气电路控制技术提供更高效测试方案，有效减少电气电路控制技术实验研究与验证时间，节约开发成本，缩短开发周期。
此外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其内存储有计算机可执行指令，上述的计算机可读存储介质例如为非易失性存储器110210例如光盘、硬盘、或者闪存。上述的计算机可执行指令用于让计算机或者类似的运算装置完成上述的电气电路建模方法中的各种操作。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于终端类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

Claims (10)

1.一种电气电路建模方法，其特征在于，所述电气电路建模方法包括：
将电气电路中的非线性开关器件的导通状态等效为等效电感，并将所述非线性开关器件的关闭状态等效为等效电容；
根据所述等效电容及所述电气电路中的电容搭建电容离散模型；
根据所述等效电感及所述电气电路中的电感搭建电感离散模型；
根据所述电容离散模型与所述电感离散模型进行处理得到等效模型；
利用节点分析法对所述等效模型进行处理得到电气电路乘法运算模型。
2.如权利要求1所述的电气电路建模方法，其特征在于，所述根据所述电容离散模型与所述电感离散模型进行处理得到等效模型的步骤包括：
对所述电容离散模型进行后向欧拉积分处理得到电容后向欧拉法等效模型；
对所述电感离散模型进行后向欧拉积分处理得到电感后向欧拉积分处理模型；
将所述电容后向欧拉法等效模型与电感后向欧拉积分处理模型等效为电流源与电阻并联电路以得到等效模型。
3.如权利要求1所述的电气电路建模方法，其特征在于，所述根据所述等效电容搭建电容离散模型的步骤包括：
将时间划分成若干时间间隔，并将等效电容进行离散化处理得到电容离散模型。
4.如权利要求1所述的电气电路建模方法，其特征在于，所述根据所述等效电感搭建电感离散模型的步骤包括：
将时间划分成若干时间间隔，并将等效电感进行离散化处理得到电感离散模型。
5.如权利要求1所述的电气电路建模方法，其特征在于，
所述等效电容等于电导与步长的乘积，所述等效电感等于所述步长与所述电导的比值，其中，所述电导的导纳值小于预设导纳值，所述步长小于预设步长。
6.一种仿真终端，其特征在于，所述仿真终端包括：
存储器，用于存储可执行程序代码；以及
处理器，用于调用所述存储器中的所述可执行程序代码，以实现如权利要求1至5中任一项所述的电气电路建模方法。
7.一种仿真测试系统，其特征在于，所述仿真测试系统适用于对高频隔离变压器进行实时瞬态仿真测试，所述仿真测试系统包括仿真终端、实时仿真器及控制器；
所述控制器，用于运行被测高频隔离变压器控制程序，并将运行结果发送至所述实时仿真器；
所述实时仿真器，用于接收所述所述仿真终端发送的电气电路乘法运算模型，并运行所述电气电路乘法运算模型以对所述运行结果进行实时瞬态仿真测试；
所述仿真终端，用于利用如权利要求1至5中任一项所述的电气电路建模方法进行搭建的电气电路乘法运算模型，并将所述电气电路乘法运算模型下发至所述实时仿真器。
8.如权利要求7所述的仿真测试系统，其特征在于，所述实时仿真器包括处理器板卡、FPGA板卡及第一IO接口板卡，所述FPGA板卡分别与所述处理器板卡及所述第一IO接口板卡通信连接，所述处理器板卡还与所述仿真终端通信连接，所述第一IO接口板卡还与所述控制器通信连接。
9.如权利要求8所述的仿真测试系统，其特征在于，
所述处理器板卡，用于将所述仿真终端发送的电气电路乘法运算模型传输至所述FPGA板卡；
所述第一IO接口板卡，用于将接收到的运行结果传输至所述FPGA板卡；
所述FPGA板卡，用于运行所述电气电路乘法运算模型以对所述运行结果进行实时瞬态仿真测试。
10.如权利要求7所述的仿真测试系统，其特征在于，所述控制器包括控制器板卡与第二IO接口板卡，所述控制器板卡与所第二IO接口板卡通信连接，所述第二IO接口板卡还与所述实时仿真器通信连接；
所述控制器板卡，用于运行被测高频隔离变压器控制程序以得到运算结果；
所述第二IO接口板卡，用于将所述运算结果发送至所述实时仿真器。
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