CN111539122A - 一种电流断续模式下的通用开关变换器全阶动态建模方法 - Google Patents

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CN111539122A CN202010366483.2A CN202010366483A CN111539122A CN 111539122 A CN111539122 A CN 111539122A CN 202010366483 A CN202010366483 A CN 202010366483A CN 111539122 A CN111539122 A CN 111539122A
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Abstract

本发明公开了一种电流断续模式下的通用开关变换器全阶动态建模方法，构建待建模的目标变换器拓扑，将目标变换器用TIS模块和线性网络表达；确定TIS模块内部参数以及外部线性网络状态方程，构建TIS模块等效模型；构建DCM模式下TIS模块平均模型，包括稳态模型、大信号模型、全阶小信号模型；将DCM模式下TIS模块平均模型代入TIS模块等效模型，得到目标变换器的DCM模式下稳态模型、大信号模型以及全阶小信号模型。本发明把开关变换器中复杂的非线性部分的建模预先完成，可大大简化了用户建模的难度，提高建模分析的效率，适用于含有变压器和耦合电感的开关电源的稳态及动态建模，并且最后所得模型的频带宽度可达1/2开关频率以上，相较于传统的建模方法，有着更高的建模精度和有效频带宽度。

Description

一种电流断续模式下的通用开关变换器全阶动态建模方法
技术领域
本发明涉及电力变换器建模技术，具体涉及一种电流断续(DCM)模式下的通用开关变换器全阶动态建模方法。
背景技术
根据电感电流是否连续，变换器可以分为三种不同的工作方式，即连续工作模式(Continuous Conduction Mode，CCM)，断续工作模式(Discontinuous Conduction Mode，DCM)以及临界导通工作模式(Boundary Conduction Mode，BCM)。与CCM模式相比，DCM模式存在一个电感电流为零的子区间，使得输出整理二极管天然满足零电流关断(ZCS)，且在峰值相同的情况下，其整个周期内的平均电感电流较小，因此广泛地应用于轻载情况下。因此研究DCM模式下的变换器建模是必要的。
与CCM模式相比，DCM工作过程中电流纹波大，其电流为零的时间与电感电流大小相关，传统的DCM建模方法包括一阶平均模型，忽略负载电流动态过程对输出二极管导通时间doff的影响，因此有较大建模误差，模型频带宽度仅为1/10开关频率。后有学者考虑了负载电流对二极管导通时间的动态影响，提出了全阶的DCM模型建模方法，但并未考虑元件寄生参数，模型频带宽度为1/5开关频率。还有研究者通过能量守恒原理，在考虑寄生参数情况下，提出了包含电感和一对互补开关器件的非线性模块的全阶DCM模型，随后应用在Boost变换器建模，模型频带宽度将近1/2开关频率。但此非线模块有一定的局限性，例如无法直接应用于含有多绕组感性元件的电路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电流断续模式下的通用开关变换器全阶动态建模方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种电流断续模式下的通用开关变换器全阶动态建模方法。
一种电流断续模式下的通用开关变换器全阶动态建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，构建待建模的目标变换器拓扑，将目标变换器用TIS模块和线性网络表达；
步骤2，确定TIS模块内部参数以及外部线性网络状态方程，构建TIS模块等效模型；
步骤3，构建DCM模式下TIS模块平均模型，包括稳态模型、大信号模型、全阶小信号模型；
步骤4，将DCM模式下TIS模块平均模型代入TIS模块等效模型，得到目标变换器的DCM模式下稳态模型、大信号模型以及全阶小信号模型。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明采用通用模块对开关电源拓扑中的非线性部分进行统一表达，模块内部封装了包含漏感的通用耦合电感、开关元件，把开关变换器中复杂的非线性部分的建模预先完成，可大大简化了用户建模的难度，提高建模分析的效率，适用于含有变压器和耦合电感的开关电源的稳态及动态建模，并且最后所得模型的频带宽度可达1/2开关频率以上，相较于传统的建模方法，有着更高的建模精度和有效频带宽度。
附图说明
图1为包含通用TIS模块的开关电源等效电路示意图。
图2为DCM模式下通用TIS模块的稳态模型示意图。
图3为DCM模式下通用TIS模块全阶小信号模型示意图。
图4为DCM模式下通用TIS模块的大信号模型示意图。
图5为DCM模式下Flyback开关变换器示意图。
图6为嵌入TIS模块后Flyback开关变换器示意图。
图7为Flyback开关变换器的TIS模块DCM等效模型示意图。
图8为DCM模式下Flyback开关变换器的稳态模型示意图。
图9为DCM模式下Flyback开关变换器的全阶小信号模型示意图。
图10为DCM模式下Flyback开关变换器控制到输出小信号传递函数频域特性的模型计算结果和仿真结果对比图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例，进一步说明本发明方案。
本发明电流断续模式下的通用开关变换器全阶动态建模方法，将复杂的变换器建模分解为通用TIS模块建模和TIS模块外部线性网络建模，而通用TIS模块建模已经预先完成，研究者只需分析模块外线性网络，可以较快的得到相应的建模结果，可以大大降低建模的难度。
1)TIS模块及其外部线性电路：
应用于开关电源的通用非线性建模模块，即TIS模块，包括PWM型有源开关K(d)和无源开关K'(d')、耦合电感原边绕组N10、耦合电感副边绕组N20、励磁电感Lm、零号端子等效寄生阻抗r0、一号端子等效寄生阻抗r1、二号端子等效寄生阻抗r2以及零号端子、一号端子和二号端子。所述有源开关K(d)一端连接一号端子等效寄生阻抗r1一端，另一端连接励磁电感Lm一端；所述一号端子等效寄生阻抗r1另一端连接一号端子；所述励磁电感Lm另一端连接零号端子等效寄生阻抗r0一端，且励磁电感两端连接耦合电感原边绕组N10两端；所述零号端子等效寄生阻抗r0另一端连接零号端子；所述无源开关K'(d')一端连接耦合电感副边绕组N20一端，另一端连接二号端子等效寄生阻抗r2；所述二号端子等效寄生阻抗r2另一端连接二号端子；所述耦合电感原边绕组N10的非同名端和副边绕组N20的非同名端连接在一起，并且连接在零号端子等效寄生阻抗r0和励磁电感Lm之间。
TIS模块外部线性网络用一号端子电压源V1、二号端子电压源V2和零号端子电压源V0等效表示，其通过TIS模块端子与TIS模块连接：一号端子连接线性网络等效一号端子电压源V1、二号端子连接线性网络等效二号端子电压源V2、零号端子连接线性网络等效零号端子电压源V0。线性网络模型可由TIS模块各端子的状态方程表示，通过线性电路的电压/电流状态变量描述。
2)DCM模式下TIS模块平均模型：
通用TIS模块在DCM模式下对应三种不同的平均模型：大信号模型、稳态模型和全阶小信号模型，这些模型可以由开关信号流图(SFG)或者方程组等形式表示。这些建模完成的建模模型，可用于等效替换待建模变换器的非线性部分，减少建模过程中的公式推导工作量，因此大大简化建模的复杂程度，提高建模分析的效率。
a)DCM模式下TIS模块的大信号模型：
DCM模式下TIS模块的大信号模型包含如下状态变量：d为变换器有源开关占空比大信号变量、doff为变换器无源开关占空比大信号变量、fs为变换器工作频率、a为通用TIS模块的有效匝数比、Lm为变换器的励磁电感、iLmpk是励磁电流最大值大信号变量、iLm是励磁电流大信号变量、vLm是励磁电压大信号变量、v10是一号端子和零号端子之间电压大信号变量、v20是二号端子和零号端子之间电压大信号变量、r0是零号端子等效寄生阻抗、r1是一号端子等效寄生阻抗以及r2是二号端子等效寄生阻抗。那么DCM模式下TIS模块的大信号模型可由上述状态变量表述，下面展示了方程组形式的大信号模型，其还可由开关信号流图、向量组等形式表示。
Figure BDA0002476898580000041
b)DCM模式下TIS模块的稳态模型：
图2为DCM模式下通用TIS模块稳态模型的开关信号流图，包括一号端子电压节点(oV1)、二号端子电压节点(oV2)、零号端子电压节点(oV0)、一号和零号端子电压节点(oV10)、二号和零号端子电压节点(oV20)、一号端子电流节点(oI1)、二号端子电流节点(oI2)、零号端子电流节点(oI0)、励磁电感电压节点(oVLm)、励磁电流最大值节点(oILmpk)、励磁电感电流节点(oILm)。
所述一号端子电压节点(oV1)到一号和零号端子电压节点(oV10)的增益为1；所述零号端子电压节点(oV0)到一号和零号端子电压节点(oV10)的增益为-1；所述零号端子电压节点(oV0)到二号和零号端子电压节点(oV20)的增益为-1；所述二号端子电压节点(oV2)到二号和零号端子电压节点(oV20)的增益为1；所述一号和零号端子电压节点(oV10)到励磁电感电压节点(oVLm)的增益为D；所述一号和零号端子电压节点(oV10)到励磁电流最大值节点(oILmpk)的增益为
Figure BDA0002476898580000042
所述二号和零号端子电压节点(oV20)到励磁电感电压节点(oVLm)的增益为aDoff；所述励磁电流最大值节点(oILmpk)到励磁电感电压节点(oVLm)的增益为
Figure BDA0002476898580000043
所述励磁电流最大值节点(oILmpk)到一号端子电流节点(oI1)的增益为
Figure BDA0002476898580000044
所述励磁电流最大值节点(oILmpk)到二号端子电流节点(oI2)的增益为
Figure BDA0002476898580000045
所述励磁电流最大值节点(oILmpk)到励磁电感电流节点(oILm)的增益为
Figure BDA0002476898580000051
其中，上述各个节点之间的支路增益中D为有源开关占空比稳态变量、Doff为无源开关占空比稳态变量、fs为变换器工作频率、a为通用TIS模块的有效匝数比、Lm为励磁电感、rz和rt分别为稳态模块的等效寄生阻抗参数：
rz＝(r0+r1)D
rt＝D(r0+r1)+a2(r0+r2)Doff
图2所示的DCM模式下通用TIS模块稳态模型也可用方程组表示如下：
Figure BDA0002476898580000052
其中，方程中的变量分别为：励磁电感电压稳态变量(VLm)、励磁电感电流稳态变量(ILm)、励磁电感电流最大值稳态变量(ILmpk)、一号和零号端子之间电压稳态变量(V10)、二号和零号端子之间电压稳态变量(V20)、一号端子电流稳态变量(I1)、二号端子电流稳态变量(I2)、零号端子电流稳态变量(I0)、零号端子等效寄生阻抗(r0)、一号端子等效寄生阻抗(r1)以及二号端子等效寄生阻抗(r2)、有源开关占空比稳态值(D)、无源开关占空比稳态变量(Doff)、通用TIS模块有效匝数比变量(a)、变换器有源开关占空比变量(d)、变换器无源开关占空比变量(doff)、变换器工作频率(fs)、变换器励磁电感变量(Lm)。
c)DCM模式下TIS模块的全阶小信模型：
图3为DCM模式下通用TIS模块全阶小信模型，包括一号端子电压小信号节点
Figure BDA0002476898580000053
二号端子电压小信号节点
Figure BDA0002476898580000054
零号端子电压小信号节点
Figure BDA0002476898580000055
一号和零号端子之间电压小信号节点
Figure BDA0002476898580000056
二号和零号端子之间电压小信号节点
Figure BDA0002476898580000057
一号端子电流小信号节点
Figure BDA0002476898580000058
二号端子电流小信号节点
Figure BDA0002476898580000059
零号端子电流小信号节点
Figure BDA00024768985800000510
励磁电感电流小信号节点
Figure BDA00024768985800000511
占空比小信号节点
Figure BDA00024768985800000512
所述一号端子电压小信号节点
Figure BDA0002476898580000061
到一号和零号端子之间电压小信号节点
Figure BDA0002476898580000062
的增益为1；所述零号端子电压小信号节点
Figure BDA0002476898580000063
到一号和零号端子之间电压小信号节点
Figure BDA0002476898580000064
的增益为-1；所述零号端子电压小信号节点
Figure BDA0002476898580000065
到二号和零号端子之间电压小信号节点
Figure BDA0002476898580000066
的增益为-1；所述二号端子电压小信号节点
Figure BDA0002476898580000067
到二号和零号端子之间电压小信号节点
Figure BDA0002476898580000068
的增益为1；所述占空比小信号节点
Figure BDA0002476898580000069
到励磁电感电流小信号节点
Figure BDA00024768985800000610
的增益为g1；所述一号和零号端子之间电压小信号节点
Figure BDA00024768985800000611
到励磁电感电流小信号节点
Figure BDA00024768985800000612
的增益为g2；所述二号和零号端子之间电压小信号节点
Figure BDA00024768985800000613
到励磁电感电流小信号节点
Figure BDA00024768985800000614
的增益为g3；所述占空比小信号节点
Figure BDA00024768985800000615
到一号端子电流小信号节点
Figure BDA00024768985800000616
的增益为g4；所述一号和零号端子之间电压小信号节点
Figure BDA00024768985800000617
到一号端子电流小信号节点
Figure BDA00024768985800000618
的增益为g5；所述占空比小信号节点
Figure BDA00024768985800000619
二号端子电流小信号节点
Figure BDA00024768985800000620
的增益为g6；所述一号和零号端子之间电压小信号节点
Figure BDA00024768985800000621
到二号端子电流小信号节点
Figure BDA00024768985800000622
的增益为g7；所述二号和零号端子之间电压小信号节点
Figure BDA00024768985800000623
到二号端子电流小信号节点
Figure BDA00024768985800000624
的增益为g8。
其中，各增益支路g1、g2、g3、g4、g5、g6、g7、g8的表达式分别为：
Figure BDA00024768985800000625
Figure BDA0002476898580000071
Figure BDA0002476898580000072
Figure BDA0002476898580000073
Figure BDA0002476898580000074
Figure BDA0002476898580000075
Figure BDA0002476898580000076
Figure BDA0002476898580000077
图3所示的DCM模式下通用TIS模块全阶小信号也可用方程组表示如下：
Figure BDA0002476898580000078
其中g1、g2、g3、g4、g5、g6、N7、g8的表达式与图3一致。且模型中的变量分别为：一号和零号端子之间电压稳态变量(V10)、二号和零号端子之间电压稳态变量(V20)、零号端子等效寄生阻抗(r0)、一号端子等效寄生阻抗(r1)、二号端子等效寄生阻抗(r2)、一号和零号端子之间电压小信号变量
Figure BDA0002476898580000079
二号和零号端子之间电压小信号变量
Figure BDA00024768985800000710
一号端子电流小信号变量
Figure BDA00024768985800000711
二号端子电流小信号变量
Figure BDA00024768985800000712
零号端子电流小信号变量
Figure BDA00024768985800000713
励磁电感电流小信号变量
Figure BDA00024768985800000714
以及有源开关占空比小信号变量
Figure BDA00024768985800000715
通用TIS模块有效占空比(a)、变换器有源开关占空比稳态变量(D)、变换器工作频率(fs)、变换器励磁电感变量(Lm)、一号和零号端子之间电压稳态变量(V10)、二号和零号端子之间电压稳态变量(V20)
基于上述分析，电流断续模式下的通用开关变换器全阶动态建模方法，包括如下步骤：
一种应用上述DCM模式下TIS模块的通用开关变换器全阶动态建模方法，步骤如下：
步骤1、构建待建模的目标变换器拓扑，将目标变换器用TIS模块和线性网络表达；
根据TIS模块的结构特点，将TIS模块与待建模目标变换器进行拓扑比对，确定TIS模块在待建模目标变换器中的接口位置，确定的原则为：
1)一号端子连接主动PWM开关，位于远离耦合电感的一侧；
2)二号端子连接于主动PWM开关互补的开关，位于远离耦合电感的一侧；
3)零号端子连接于耦合电感，位于远离一、二号端子的一侧。
确定待建模目标变换器中TIS模块的接口位置后，将三个端子包围的电路记为TIS模块，其余部分记为TIS模块外部线性网络；
步骤2、确定TIS模块内部参数以及外部线性网络状态方程，构建TIS模块等效模型；
TIS模块内部参数为有效匝数比a、励磁电感Lm以及寄生阻抗参数r1、r2和r0。
其中r1为一号端子支路寄生阻抗之和、r2为二号端子支路寄生阻抗之和、r0为零号端子支路寄生阻抗之和，而有效匝数比a以及励磁电感Lm可以确定如下：
Figure BDA0002476898580000081
Figure BDA0002476898580000082
上式中，N10为通用TIS模块端子一号和零号端子之间的耦合电感匝数，N20为通用TIS模块端子二号和零号端子之间的耦合电感匝数，且在计算N10和N20时，若待建模绕组同名端顺接取‘+’，反接则取‘-’，N1为目标建模的开关变换器的变压器原边绕组匝数，L1为待建模的开关变换器的变压器原边绕组电感量。特别的，若待建模变换器被TIS模块等效的部分为普通电感，那么取Lm＝L，其中L为待建模模块替换部分的电感。
步骤3、构建DCM模式下TIS模块平均模型，包括稳态模型、大信号模型、全阶小信号模型，代入TIS模块等效模型，得到该变换器的DCM模式下稳态模型、大信号模型以及全阶小信号模型；
步骤4、求解变换器的稳态模型，得到稳态表达式；
步骤5、将所得Vout、ILmpk、ILm、Doff等稳态解代入全阶小信号模型中，可以求得此变换器的小信号传递函数。
实施例
为了验证本发明方案的有效性，以电流断续(DCM)模式下Flyback开关变换器为建模对象，详述本发明方案的建模步骤。
图5所示的Flyback开关变换器的主要参数如下：占空比D＝0.4、输入电压Vg＝100V、负载电阻R＝30Ohm、输出电容Co＝100uF、输出电容等效串联电阻resr＝0.02Ohm、开关频率为f＝60kHz、变压器原边绕组电感为L1＝980uH、变压器原副边匝数比n＝0.25、MOS开关管等效导通损耗为ron＝0.01Ohm、输出二极管等效串联电阻为rdo＝0.01Ohm、输入电源等效损耗为rin＝0.01Ohm。对Flyback开关变换器进行全阶动态建模，具体步骤如下：
步骤1、将被建模的目标变换器拓扑用TIS模块和线性网络表达；
TIS模块嵌入变换器的原则为：一号端子连接拓扑中的有源开关管，位于远离耦合电感的一侧；二号端子连接无源开关管，位于远离耦合电感的一侧；零号端子连接耦合电感未连接任何开关支路的节点；根据上述原则，在被分析开关电源拓扑中标出上述端子号，识别出TIS模块。此时，如图6所示，Flyback变换器分为两个部分：TIS模块和外部线性网络；
步骤2、确定TIS模块内部参数以及外部线性网络状态方程；
内部参数为有效匝数比a、励磁电感Lm以及寄生阻抗参数r1、r2和r0：
Figure BDA0002476898580000091
Figure BDA0002476898580000092
r1＝ron+rin
r2＝rdo
r0＝0
式中，N10为TIS模块端子一号和零号端子之间的耦合电感匝数、N20为TIS模块端子二号和零号端子之间的耦合电感匝数、N1为Flyback开关变换器的变压器原边绕组匝数、L1为Flyback开关建模的变压器原边绕组电感量、n为Flyback变换器中变压器绕组匝数比N2/N1＝n、rdo为输出二极管等效串联电阻、rin为输入电源等效损耗、ron为MOS开关管等效导通损耗。
根据步骤1所得TIS模块外部线性网络，建立TIS模块各端子外部的电流和电压变量之间的关系方程。
Figure BDA0002476898580000101
根据得到的TIS模块内部参数以及模块外部线性网络方程，可以画出TIS模块等效模型，如图7所示。
步骤3、代入已建模好的DCM模式下TIS模块平均模型，得到该变换器的DCM模式下稳态模型、大信号模型以及全阶小信号模型：
将DCM模式下TIS模块稳态模型、大信号模型、全阶小信号模型带入该变换器的TIS模块等效模型中，就可以得到待建模变换器的DCM模式下稳态模型、大信号模型以及全阶小信号模型，DCM模式下Flyback开关变换器的稳态模型如图8所示，DCM模式下Flyback开关变换器的全阶小信号模型如图9所示，其中稳态模型中，rz和rt的表达式为：
Figure BDA0002476898580000102
步骤4、求解变换器的稳态模型，得到稳态表达式；
根据图8所示DCM模式下Flyback开关变换器的稳态模型，可以通过MAPLE软件出变换器的稳态解：
Figure BDA0002476898580000103
步骤5、将得的稳态解带入全阶小信号模型中，可以求得此变换器的小信号传递函数。
Figure BDA0002476898580000111
图10展示了控制到输出电压小信号传递函数频域响应模型计算结果和仿真结果的对比，由于高频附近的增益和相位的快速变化，PSIM在获取变换器响应时有些困难，只仿真了1/2开关频率的频域特性，可见全阶小信号模型在此频率附近仍能非常精确。仿真结果验证了此建模方法的正确性。

Claims (8)

1.一种电流断续模式下的通用开关变换器全阶动态建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，构建待建模的目标变换器拓扑，将目标变换器用TIS模块和线性网络表达；
步骤2，确定TIS模块内部参数以及外部线性网络状态方程，构建TIS模块等效模型；
步骤3，构建DCM模式下TIS模块平均模型，包括稳态模型、大信号模型、全阶小信号模型；
步骤4，将DCM模式下TIS模块平均模型代入TIS模块等效模型，得到目标变换器的DCM模式下稳态模型、大信号模型以及全阶小信号模型。
2.根据要求1所述的电流断续模式下的通用开关变换器全阶动态建模方法，其特征在于，所述TIS模块包括PWM型有源开关K(d)和无源开关K'(d')、耦合电感原边绕组N10、耦合电感副边绕组N20、励磁电感Lm、零号端子等效寄生阻抗r0、一号端子等效寄生阻抗r1、二号端子等效寄生阻抗r2以及零号端子、一号端子和二号端子，所述有源开关K(d)一端连接一号端子等效寄生阻抗r1一端，另一端连接励磁电感Lm一端；所述一号端子等效寄生阻抗r1另一端连接一号端子；所述励磁电感Lm另一端连接零号端子等效寄生阻抗r0一端，且励磁电感两端连接耦合电感原边绕组N10两端；所述零号端子等效寄生阻抗r0另一端连接零号端子；所述无源开关K'(d')一端连接耦合电感副边绕组N20一端，另一端连接二号端子等效寄生阻抗r2；所述二号端子等效寄生阻抗r2另一端连接二号端子；所述耦合电感原边绕组N10的非同名端和副边绕组N20的非同名端连接在一起，并且连接在零号端子等效寄生阻抗r0和励磁电感Lm之间。
3.根据要求2所述的电流断续模式下的通用开关变换器全阶动态建模方法，其特征在于，所述线性网络为TIS模块外部的网络，将TIS模块与待建模的目标变换器进行拓扑比对，确定TIS模块在待建模目标变换器中的接口位置，包括：
1)一号端子连接主动PWM开关，位于远离耦合电感的一侧；
2)二号端子连接于主动PWM开关互补的开关，位于远离耦合电感的一侧；
3)零号端子连接于耦合电感，位于远离一、二号端子的一侧；
确定待建模目标变换器中TIS模块的接口位置后，即得到三个端子包围的TIS模块，其余部分即为TIS模块外部线性网络。
4.根据权利要求1所述的电流断续模式下的通用开关变换器全阶动态建模方法，其特征在于，所述TIS模块内部参数包括有效匝数比a、励磁电感Lm以及寄生阻抗参数r1、r2和r0，其中r1为一号端子支路寄生阻抗之和、r2为二号端子支路寄生阻抗之和、r0为零号端子支路寄生阻抗之和，其中有效匝数比a、励磁电感Lm计算公式为：
Figure FDA0002476898570000021
Figure FDA0002476898570000022
式中，N10为通用TIS模块端子一号和零号端子之间的耦合电感匝数，N20为通用TIS模块端子二号和零号端子之间的耦合电感匝数，在计算N10和N20时，若待建模绕组同名端顺接则取‘+’，反接则取‘-’，N1为目标建模的开关变换器的变压器原边绕组匝数，L1为目标建模的开关变换器的变压器原边绕组电感量。
5.根据权利要求1所述的电流断续模式下的通用开关变换器全阶动态建模方法，其特征在于，所述TIS模块在电流断续导通模式下的稳态模型表示为：
Figure FDA0002476898570000023
其中，励磁电感电压稳态变量VLm、励磁电感电流稳态变量ILm、励磁电感电流最大值稳态变量ILmpk、一号和零号端子之间电压稳态变量V10、二号和零号端子之间电压稳态变量V20、一号端子电流稳态变量I1、二号端子电流稳态变量I2、零号端子电流稳态变量I0、零号端子等效寄生阻抗r0、一号端子等效寄生阻抗r1以及二号端子等效寄生阻抗r2、有源开关占空比稳态值D、无源开关占空比稳态变量Doff、通用TIS模块有效匝数比变量a、变换器有源开关占空比变量d、变换器无源开关占空比变量doff、工作频率fs、变换器的励磁电感变量Lm。
6.根据权利要求1所述的电流断续模式下的通用开关变换器全阶动态建模方法，其特征在于，所述TIS模块在电流断续导通模式下的大信号模型表示为：
Figure FDA0002476898570000031
其中，变换器有源开关占空比大信号变量d、变换器无源开关占空比大信号变量doff、变换器工作频率fs、通用TIS模块的有效匝数比变量a、变换器的励磁电感变量Lm、励磁电流最大值大信号变量iLmpk、励磁电流大信号变量iLm、励磁电压大信号变量vLm、一号端子和零号端子之间电压大信号变量v10、二号端子和零号端子之间电压大信号变量v20、零号端子等效寄生阻抗r0、一号端子等效寄生阻抗r1以及二号端子等效寄生阻抗r2。
7.根据权利要求1所述的电流断续模式下的通用开关变换器全阶动态建模方法，其特征在于，所述TIS模块在电流断续导通模式下的小信号模型表示为：
Figure FDA0002476898570000032
其中，g1、g2、g3、g4、g5、g6、g7、g8的表达式分别为：
Figure FDA0002476898570000033
Figure FDA0002476898570000041
Figure FDA0002476898570000042
Figure FDA0002476898570000043
Figure FDA0002476898570000044
Figure FDA0002476898570000045
Figure FDA0002476898570000046
Figure FDA0002476898570000047
Figure FDA0002476898570000048
其中，一号和零号端子之间电压稳态变量V10、二号和零号端子之间电压稳态变量V20、零号端子等效寄生阻抗r0、一号端子等效寄生阻抗r1、二号端子等效寄生阻抗r2、一号和零号端子之间电压小信号变量
Figure FDA0002476898570000049
二号和零号端子之间电压小信号变量
Figure FDA00024768985700000410
一号端子电流小信号变量
Figure FDA00024768985700000414
二号端子电流小信号变量
Figure FDA00024768985700000413
零号端子电流小信号变量
Figure FDA00024768985700000411
励磁电感电流小信号变量
Figure FDA00024768985700000415
以及有源开关占空比小信号变量
Figure FDA00024768985700000412
通用TIS模块有效占空比a、变换器有源开关占空比稳态值D、工作频率fs、变换器励磁电感变量Lm。
8.根据权利要求1所述的电流断续模式下的通用开关变换器全阶动态建模方法，其特征在于，还包括小信号传递函数的计算过程，包括如下步骤：
求解目标变换器在DCM模式下的稳态模型，将稳态解代入目标变换器在DCM模式下的全阶小信号模型中，即得此变换器的小信号传递函数。
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