JP7083703B2 - 電気全体回路のシミュレーションのためのコンピュータ実装方法 - Google Patents
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Description
2 電気全体回路
3 計算ユニット
4 全体状態空間表現
5a,5b 部分回路
6a,6b 部分状態空間表現
7 シミュレータ
8 シミュレータのI/Oインタフェース
9 制御装置
10 制御装置のI/Oインタフェース
11 結合方程式系
100 分割ステップ
110 評価ステップ
120 選択ステップ
130 検出ステップ
140 分割除外ステップ
Claims (15)
- 少なくとも1つの計算ユニット(3)による電気全体回路(2)のシミュレーションのためのコンピュータ実装方法(1)であって、
前記電気全体回路(2)は、回路素子(R1,R2,L1,L2,C1~C4,D1,D2,T1)を有しており、全体状態空間表現(4)により数学的に記述され、前記全体回路(2)は、分割ステップ(100)において、回路分岐の分割により少なくとも2つの部分回路(5a,5b)に分解され、
各部分回路(5a,5b)は、それぞれ1つの部分状態空間表現(6a,6b)により数学的に記述され、
前記部分状態空間表現(6a,6b)は、分割された前記回路分岐の結合変数(iI,II,k,vII,I,k,uI,MS,k,uII,MS,k,yI,MS,k,yII,MS,k)を介して互いに結合されており、各部分回路(5a,5b)は、結合された前記部分状態空間表現(6a,6b)の数値解法によって、少なくとも1つの前記計算ユニット(3)において計算されるコンピュータ実装方法(1)において、
前記部分状態空間表現(6a,6b)の結合を、計算された前記結合変数を前記部分回路(5a,5b)間で交換するための結合方程式系(11)において表し、
評価ステップ(110)において、前記結合方程式系(11)に基づき少なくとも1つの安定性パラメータSを計算し、
選択ステップ(120)において、計算された前記安定性パラメータSに依存して、前記全体回路(2)から前記部分回路(5a,5b)への目下の分解がシミュレーションの基礎となるか否か、を判定し、
選択が成功した後、前記電気全体回路(2)のシミュレーションを、少なくとも1つの前記計算ユニット(3)において前記部分状態空間表現(6a,6b)の計算により実施する、
ことを特徴とするコンピュータ実装方法(1)。 - 前記結合方程式系(11)の直接数値解法の場合には、安定性パラメータSとして前記結合方程式系(11)の以下の量すなわち、条件、安定性、一致性、収束、のうち少なくとも1つの量を計算する、
請求項1記載の方法(1)。 - 前記結合方程式系(11)の反復数値解法の場合には、安定性パラメータSとして前記結合方程式系(11)の固有値を特定し、特に前記結合方程式系(11)のスペクトル半径を特定する、
請求項1記載の方法(1)。 - 少なくとも1つのむだ時間を前記結合方程式系(11)へ挿入することにより、前記結合方程式系(11)を、前記結合変数間の陰的数学関係から陽的数学関係へ移行させる、
請求項1から3までのいずれか1項記載の方法(1)。 - 1つの結合変数を計算ステップkにおいて、以前の計算ステップ(k-1,k-2,...)における前記結合変数の複数の以前の値の外挿によって計算する、
請求項1から4までのいずれか1項記載の方法(1)。 - 前記部分状態空間表現(6a,6b)と、取り込まれた前記むだ時間により拡張された前記結合方程式系(11)の結合方程式と、から、合成された全体状態空間表現を形成し、安定性パラメータSとして、前記合成された全体状態空間表現の固有値を求める、
請求項4または5記載の方法(1)。 - 分割されていない全体回路(2)の合成されていない全体状態空間表現(4)の固有値を付加的に特定し、前記合成された全体状態空間表現の前記固有値と、前記合成されていない全体状態空間表現(4)の前記固有値と、の間の最小固有値間隔の総和間隔量を、概括安定性パラメータとして計算する、
請求項6記載の方法(1)。 - 前記全体回路(2)を複数の分割ステップ(100)において、それぞれ異なる複数の部分回路バリエーションに分解し、前記それぞれ異なる部分回路バリエーション各々について、1つの評価ステップにおいて少なくとも1つの安定性パラメータSを計算し、結果として複数の安定性パラメータSを生じさせ、
前記選択ステップ(120)において、前記複数の計算された安定性パラメータSに依存して、特に前記複数の計算された安定性パラメータSの比較によって、前記全体回路(2)の最も適した分解を選択する、
請求項1から7までのいずれか1項記載の方法(1)。 - 前記全体回路(2)内の依存し合う回路素子(C1,C2)を検出するための検出ステップ(130)において、前記全体回路(2)の直接互いに依存し合う状態量を、つまりは線形依存性の回路素子(C1,C2)を求め、
分割除外ステップ(140)において、前記依存し合う回路素子(C1,C2)間の回路分岐を、前記全体回路(2)の可能な分割個所としては除外し、
さらに、前記分割除外ステップ(140)において前記全体回路(2)の可能な分割個所としては除外された前記回路分岐を、後続の分割ステップ(100)において排除する、
請求項1から8までのいずれか1項記載の方法(1)。 - 前記全体回路(2)内の依存し合う回路素子(D2,T1)を検出するための前記検出ステップ(130)において、依存し合うスイッチ群を求め、つまり直接的な作用を互いに及ぼし合うスイッチ(D2,T1)を求め、
前記分割除外ステップ(140)において、前記依存し合うスイッチ群の依存し合うスイッチ間の回路分岐を、前記全体回路(2)の可能な分割個所としては除外する、
請求項9記載の方法(1)。 - 前記分割ステップ(100)において、前記全体回路(2)の分割個所として、陽的数学形態で結合方程式系(11)を生じさせる、つまり前記部分回路(5a,5b)の結合変数間において直達が存在しない回路分岐を選択する、
請求項1から10までのいずれか1項記載の方法(1)。 - 前記部分回路(5a,5b)の結合変数は、個々の前記部分回路(5a,5b)のジャンプ不可能な状態量のみに依存し、つまりたとえばコイル内の電流および/またはコンデンサにおける電圧のみに依存する、
請求項11記載の方法(1)。 - 前記部分回路(5a,5b)の内部状態量を有する前記部分状態空間表現(6a,6b)を、陽的数値法と陰的数値法との組み合わせによって解く、
請求項11または12記載の方法(1)。 - スイッチ設定の複数の組み合わせに対し前記安定性パラメータSを計算する、
請求項1から13までのいずれか1項記載の方法(1)。 - 前記分割ステップ(100)において、前記全体回路(2)の分割すべき回路分岐の選択を、生じる前記部分回路(5a,5b)がコイルおよびコンデンサの形態のほぼ等しい個数のエネルギー蓄積器を有するか否か、および/または生じる前記部分回路(5a,5b)がほぼ等しい個数のスイッチを有するか否か、に従って実施し、
特に、エネルギー蓄積器および/またはスイッチおよび/または入力および/または出力の個数の等量性からの許容可能な逸脱に対して、制限を設定する、
請求項1から14までのいずれか1項記載の方法(1)。
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