基于混合信号状态机的交流固态功率控制器功能模型

阮立刚，王莉，叶家瑜，杨善水

南京航空航天大学 自动化学院 电气工程系 多电飞机电气系统重点实验室，南京 210016

基于混合信号状态机的交流固态功率控制器功能模型

阮立刚，王莉*，叶家瑜，杨善水

南京航空航天大学 自动化学院 电气工程系 多电飞机电气系统重点实验室，南京 210016

提出了一种基于混合信号状态机的交流(AC)固态功率控制器(SSPC)功能模型。通过分析交流SSPC工作特点和工作模态得出其状态转换规律和阻抗变化规律。定义了交流SSPC的3个稳定状态、4个中间转换状态和11个状态转换函数以描述交流SSPC在稳态导通和关断、零电压开通、零电流关断以及短路故障关断过程中的阻抗转换规律。讨论了交流SSPC短路故障关断的两种方式：“立即关断”和“零电流关断”的功能级建模方法。利用Saber软件的混合信号状态机建模工具StateAMS实现了该模型，并与两种短路关断方式交流SSPC实验结果对比验证了模型准确性。模型仿真速度测试结果对比表明该模型能够显著提高仿真效率。

飞机配电系统；固态功率控制器；功能模型；混合信号状态机；零电压开通；零电流关断；短路故障保护

目前在飞机、航天器、舰船和军用车辆等领域均存在采用固态功率控制器(Solid State Power Controller, SSPC)替代传统接触器、断路器等机械式配电装置的趋势[1]。SSPC具有接通断开负载、故障隔离、状态反馈和自检测等功能，当SSPC接通或断开功率电路，能够限制负载起动冲击电流、开关电压电流应力；在线路过载时，SSPC按照I2t反时限曲线跳闸断开，保证线路和负载不过热；在线路或者负载发生短路故障时，SSPC首先将故障电流限制住再关断SSPC进行故障隔离[2]。大型飞机电气系统结构和控制规模、复杂度相比以往大大提高，其设计、研制更加依赖集成仿真技术。大型飞机电气系统的建模和集成仿真是国内外研究热点[3-5]。由于在大型飞机配电系统中直流和交流SSPC的数量可达数百至千个，若在系统级集成仿真时采用器件级模型，则系统模型过于复杂、仿真速度慢，且极容易不收敛。文献[6-9]针对上述问题开展了直流SSPC行为级/功能级建模方法研究，基本原则是：① 模型必须较准确地模拟SSPC的开关和保护性能，评估SSPC的开关特性、故障保护特性对负载和系统电能质量、稳定性的影响，并不关心实际电路结构和器件细节。② 具有足够快的仿真速度，以满足大型飞机、航天器和舰船复杂电气系统的仿真需求[4-9]。交流SSPC主要应用于飞机和舰船交流配电系统对交流负载进行控制和保护[10-11]。目前尚无关于交流SSPC行为级/功能级建模研究的公开报道。本文拟建立交流SSPC的功能级仿真模型：首先要求该模型能够体现交流SSPC带各种性质负载开关过程、故障保护过程中的电气外特性；其次，希望该模型相比于器件级模型能够简化和提炼本质特征，从而大幅提高仿真速度；最后，从使用方便性的角度出发，希望该模型具有一定通用性，能够适应各种类型的交流SSPC，具有良好的可配置性。本文在分析交流SSPC各种工作过程中阻抗变化规律的基础上，提出一种基于混合信号状态机的交流SSPC功能模型，仿真和实验结果验证了模型的准确性和快速性。

1 交流SSPC特点和工作状态分析

1.1 过零点开关过程阻抗特性分析

交流SSPC最突出的特点是具有零电压开通(Zero Voltage Switch-ON, ZVS-ON)和零电流关断(Zero Current Switch-OFF, ZCS-OFF)特性。零电压开通指SSPC在电源电压过零点处接通负载，减小开通时负载端du/dt，抑制开通容性负载时的冲击电流。零电流关断指SSPC在电流过零点处将负载从电源断开，可以抑制关断过程的di/dt，减小感性负载和线路寄生电感引起的电压应力。目前有多种方法实现交流SSPC零电压开通和零电流关断。

目前最广泛应用的控制方法是基于双MOSFET反串联主拓扑和检测过零点开关控制策略或者“自然过零开关”控制策略[10-15]。这两种控制方法在零电压开通和零电流关断的控制效果上基本一致，本文以基于双MOSFET反串联主拓扑和“自然过零开关”控制策略的交流SSPC进行工作状态分析，并得出交流SSPC阻抗变化的一般规律。

图1为带有限流支路的交流SSPC主电路，Q1和Q2反串联构成主支路，Q3和Q4与限流电阻Rlimit组成并联限流支路。主支路利用Q1和Q2的体二极管实现不需要过零点检测的“自然零电压开通”和“自然零电流关断”[15]。其中限流支路只针对部分交流SSPC使用场合才进行配置，例如交流SSPC主支路功率器件容量有限、限流能力不足时[14]。

根据交流SSPC工作原理，本文定义了3个稳定工作状态(S1～S3)和4个中间转换工作状态(S4～S7)，其中状态S4和状态S5用于描述交流SSPC的过零点开关中间转换过程。

1) 状态S1，关断态：Q1～Q4均关断，交流SSPC的漏电流为微安到毫安级别，一般呈现数百千欧至兆欧级阻抗(ROFF)。

2) 状态S2，导通态：Q1～Q4均导通处于欧姆电阻区，交流SSPC呈现毫欧级阻抗(RON)。

3) 状态S3，限流态：Q1～Q2关断，Q3～Q4导通，交流SSPC呈现限流支路的阻抗(Rlimit)。

图1 带有限流支路的交流(AC) SSPC主电路Fig.1 Alternating current (AC) SSPC main circuit with a current-limiting branch

图2 交流SSPC零电压开通和零电流关断Fig.2 ZVS-ON and ZCS-OFF operation of AC SSPC

4) 状态S4，从关断态到导通态的零电压开通过程(S1→S4→S2)。如图1和图2所示，若开通命令SSPC-CMD(开关控制信号)发出时刻(t1)功率输入电压为正，则立即先开通Q2，回路仍然保持关断；等待功率输入电压变为负时，Q1的体二极管实现功率电路的“自然零电压开通”(t2)，然后再零电压开通Q1(t3)。若开通命令发出时刻功率输入电压为负，则先开通Q1，回路也仍保持关断；等待功率输入电压变为正时，Q2的体二极管实现功率电路“自然零电压开通”，此时零电压开通Q2。

因此，总结上述零电压开通过程中交流SSPC阻抗RSSPC变化规律是：接收到开通命令时，保持交流SSPC两端电压VSSPC当前电压阻断方向的阻抗不变(ROFF)，但是将反方向的阻抗变为RON，此时交流SSPC维持关断状态；当VSSPC极性变换时，交流SSPC阻抗即为RON完成零电压开通；然后将接收到开通命令时刻电压阻断方向的阻抗也变为RON。

5) 状态S5，从导通态到关断态的零电流关断过程(S2→S5→S1)。如图1和图2所示，若关断命令发出时刻SSPC电流为负时(t4)，则立即先关断Q1，回路由Q1体二极管保持导通；等待SSPC电流极性从负变正时(t5)，Q1的体二极管的单向导通性实现“自然零电流关断”，然后零电流关断Q2(t6)。当关断命令SSPC-CMD发出时刻SSPC电流为正时，则先关断Q2，回路由Q2体二极管保持导通；等待SSPC电流极性从正变负时，Q2的体二极管的单向导通性实现“自然零电流关断”，然后零电流关断Q2。

总结上述零电流关断过程中交流SSPC阻抗RSSPC变化规律可以表述如下：接收到关断命令时，保持当前电流方向的阻抗不变(RON)，但是将当前电流反方向的阻抗变为ROFF，此时交流SSPC维持导通状态；当电流极性变换时，交流SSPC阻抗即为ROFF完成零电流关断；接着将接收到关断命令时刻的电流方向的阻抗也变为ROFF。

1.2 短路故障关断工作过程阻抗特性分析

在交流SSPC负载发生短路故障或者起动冲击性负载时，SSPC和线路将出现比较大的电流，SSPC通常首先将线路电流限制在可以接受的水平。若在允许的限流维持时间内(Tlimit)该电流幅值逐渐下降到正常水平，则SSPC退出限流、恢复到导通状态。如图3和图4所示，若在允许的限流维持时间内(Tlimit)故障电流继续存在，则判定发生短路故障，并关断SSPC。而此时交流SSPC短路故障关断的方式分为两种，即等待故障电流的过零点关断(以下称为方式A)，或者在判断出短路故障后立即关断(以下称为方式B)。这两种短路故障关断的方式在本文的建模中均予以考虑。本文定义状态S6和状态S7分别描述这两种短路故障保护关断方式：

1) 状态S6：短路故障时，交流SSPC从限流态(S3)到零电流关断(S6)，再完全关断(S1)。

2) 状态S7：短路故障时，交流SSPC从限流态(S3)或者导通态(S2)立刻进入到电流线性下降的关断状态(S7)，再完全关断(S1)。

图3 短路故障零电流关断Fig.3 ZCS-OFF during short fault

图4 短路故障立即关断Fig.4 Instant switch-off during short fault

图3为交流SSPC故障限流故障后在过零点关断(方式A)的波形示意图。图3中t7时刻之前，交流SSPC处于导通状态(S2)，SSPC阻抗为导通态阻抗(RON)；在t7时刻检测到SSPC电流ISSPC超出设定值Limiting_TH，则SSPC阻抗立刻从导通态阻抗(RON)变为限流态阻抗(Rlimit)、进入到限流状态S3(t8时刻)，从而抑制故障电流。若经过Tlimit时间后判断出短路故障(t9时刻)，则在t9时刻发出故障关断指令，开始进入到自然零电流关断的工作模式(S3→S6→S1)，等待SSPC电流ISSPC在下一个过零点(t10时刻)再完全关断，此时RSSPC=ROFF。方式A的显著优点是SSPC在短路故障关断时理论上没有附加电压应力。但由于需要等待交流电流过零点，故障限流存在时间可能多出半个电源周期，所以SSPC功耗较大。

图4中t11～t12时间为交流SSPC以方式B进行短路故障保护关断的波形示意图，对应状态S7。与方式A不同之处在于：SSPC通过增加其自身的阻抗RSSPC，迫使故障电流ISSPC在几十到几百微秒内被拉断至零(t11～t12)。当SSPC阻抗RSSPC增大到关断阻抗ROFF时，SSPC完全关断。假设在此过程中故障电流近似地按照线性规律下降，交流SSPC功率器件额外承受一部分正比于di/dt的电压应力。因此按照方式B短路故障关断时电压应力略高，必须控制故障关断时(t11～t12)的电流下降速率di/dt，否则可能在SSPC功率器件上引起过高的电压应力、导致功率器件雪崩击穿。在实际应用中也有较多的交流SSPC并不带限流支路，在检测到大电流时不进行限流[10,12-13]，或利用主支路功率管维持极短时间的限流[15-16]，然后按照方式B进行故障保护关断。

方式B的优点是故障隔离速度快，通常不具有限流支路，直接利用主支路的功率管工作在线性工作区实现故障立即关断。如图5所示，当短路故障电流发生电源极性正半周、由功率MOSFET-Q1完成立即关断时，MOSFET-Q1处于线性饱和工作区，其漏极ID(Q1)即SSPC电流ISSPC与其栅极电压VGS(Q1)存在如下关系[16-17]：

(1)

图5 MOSFET-Q1短路故障立即关断Fig.5 Instant switch-off operation during short fault by MOSFET-Q1

式中：μn为功率MOSFET电子迁移率；Cox为其单位面积栅极电容；W/L为其沟道宽长比；VGS(th)为其开启电压。根据式(1)，该过程中Q1及交流SSPC可视为由栅极电压VGS(Q1)控制的电流源。通过对VGS(Q1)的控制，SSPC电流ISSPC按照近似线性规律下降到零。因此交流SSPC短路故障立即关断过程适合被当作线性下降的受控电流源建模。

2 交流SSPC功能模型

2.1 建模方法

本文提出采用混合信号状态机(Mixed-Signal State Machine)描述交流SSPC的在控制命令和故障条件下的工作状态变化和阻抗响应规律，从而建立交流SSPC功能模型。

混合信号状态机是基于状态图(State Chart)和方程的建模方法，能够在不同的建模层次描述具有复杂工作状态、包含模拟、数字和功率混合信号的对象行为特性[17-20]，而交流SSPC恰好具有这样的特点。支持该方法的建模语言包括Saber-MAST, VHDL-AMS, Verilog-AMS和Modelica等，在Saber软件和MATLAB中均提供了可视化建模工具StateAMS和Stateflow[19-20]。

如图6所示，本文提出的交流SSPC混合信号状态机模型中包括以下几个部分：数字逻辑部分、反时限过流检测部分、限流和短路故障检测部分以及阻抗状态转换部分。

SOMS信号用于根据具体问题设置交流SSPC模型的短路故障关断模式：当SOMS=0时，该模型按照状态S6定义的方式关断(电流过零点关断)；当SOMS=1时，该模型按照状态S7定义的方式关断(立即关断)。OL_Trip为过流故障逻辑脉冲信号(下降沿有效)，Short_Trip为短路故障逻辑脉冲信号(下降沿有效)。ZeroON/OFF为过零点开关指令：当ZeroON/OFF=1时，SSPC零电压开通；当ZeroON/OFF=0时，SSPC零电流关断。ShortOFF为短路故障立即关断指令，当ShortOFF=0时，表示需要SSPC进行短路故障立即关断。Limiting为限流逻辑指令，当Limiting=1时表示SSPC需要进入限流状态S3。

图7为阻抗状态转换部分，是交流SSPC模型的核心，其中包括了前述定义的7个状态S1～S7。在此基础上定义描述每个状态下阻抗变化规律的状态方程(State Functions)，以及描述7个状态之间相互转换条件的11个状态转换函数(Transition Function)。根据第1部分对交流SSPC工作状态和阻抗变化规律的分析，设计状态方程和状态转换函数如2.2节和2.3节所示。

图6 交流SSPC功能模型功能框图Fig.6 Block diagram of functional model for AC SSPC

图7 阻抗状态转换部分Fig.7 Transition part of impedance state

2.2 状态方程

S1～S3的状态方程定义如式(2)～式(4)，其中ROFF、RON和Rlimit分别为交流SSPC关断态S1、导通态S2和限流态S3的电阻值。

ISSPC(t)=VSSPC(t)/ROFF

(2)

ISSPC(t)=VSSPC(t)/RON

(3)

ISSPC(t)=VSSPC(t)/Rlimit

(4)

S4～S6的状态方程被设计为

RSSPC(t)=[1+

sign(VSSPC(t1))sign(VSSPC(t))]ROFF/2+

[1-sign(VSSPC(t1))sign(VSSPC(t))]RON/2

(5)

RSSPC(t)=[1+

sign(ISSPC(t4))sign(ISSPC(t))]RON/2+

[1-sign(ISSPC(t4))sign(ISSPC(t))]ROFF/2

(6)

RSSPC(t)=[1+

sign(ISSPC(t9))sign(ISSPC(t))]Rlimit/2+

[1-sign(ISSPC(t9))sign(ISSPC(t))]ROFF/2

(7)

式中：RSSPC(t)为交流SSPC电阻值。

式(5)中利用符号函数sign(·)实现交流SSPC零电压开通功能：如图8所示，当功率输入端电压方向未改变时，即VSSPC(t)与VSSPC(t1)符号相同时，SSPC保持关断RSSPC(t)=ROFF，其中VSSPC(t1)表示在S1状态下、过零点开关指令从0变化到1时(t1时刻)交流SSPC功率输入和功率输出电压差；当VSSPC(t)极性由正变负或者由负变正时，RSSPC(t)=RON，即SSPC进入导通状态S2。

式(6)实现交流SSPC零电流关断功能：当SSPC电流ISSPC方向不变时，即VSSPC=RONISSPC方向不变时，SSPC维持导通，RSSPC(t)=RON。如图9所示，当SSPC电流ISSPC极性由正变负或者由负变正时(t4)，SSPC关断，即RSSPC(t)=ROFF。类似地，式(7)描述交流SSPC从限流态(Rlimit)零电流切换到关断状态(ROFF)。

如前述分析，在状态S7中交流SSPC适合被当作受控电流源建模，因此S7的状态方程被设计为式(8)，即从当前故障电流ISSPC(t11)在Tf时间内线性下降到零：

图8 零电压开通过程阻抗变化建模Fig.8 Modeling of impedance transition during ZVS-ON

图9 零电流关断过程阻抗变化建模Fig.9 Modeling of impedance transition during ZCS-OFF

ISSPC(t)=ISSPC(t11)[1-(t-t11)/Tf]

(8)

式中：ISSPC(t11)表示在S3状态下、ShortOFF从1变化到0的时刻(图4中t11时刻)的交流SSPC电流瞬时值；Tf为用户根据实验数据或者产品手册设定的短路电流下降时间，典型值为25～100 μs。

2.3 状态转换函数

共定义了11个状态转换及相应的状态转换函数(TF1～TF11)如下。当状态转换函数条件被满足时，相应的状态转换即被触发，使SSPC工作状态发生变化。

1) 状态转换S1→S4：状态转换函数TF1为(ZeroON/OFF=1)&(ShortOFF=1)&(Limiting=0)=1。

2) 状态转换S4→S2：状态转换函数TF2为sign[VSSPC(t1)]+sign[VSSPC(t)]=0,VSSPC(t)电压极性反向时，进入导通态S2。

3) 状态转换S2→S5：状态转换函数TF3为(ZeroON/OFF=0)&(ShortOFF=1)&(Limiting=0)=1。

4) 状态转换S5→S1：状态转换函数TF4为sign[ISSPC(t4)]+sign[ISSPC(t)]=0。电流极性反向时，进入关断态S1。

5) 状态转换S2→S3：状态转换函数TF5为(ZeroON/OFF=1)&(ShortOFF=1)&(Limiting=1)=1。

6) 状态转换S3→S2：状态转换函数TF6为(ZeroON/OFF=1)&(ShortOFF=1)&(Limiting=0)=1。

7) 状态转换S3→S6：状态转换函数TF7为(ZeroON/OFF=0)&(ShortOFF=1)&(Limiting=1)=1。

8) 状态转换S6→S1：状态转换函数TF8为sign[ISSPC(t9)]+sign[ISSPC(t)]=0。 故障电流极性反向时，进入关断态S1。

9) 状态转换S3→S7：状态转换函数TF9为ShortOFF=0。SSPC从限流状态S3进入S7，故障电流线性下降到零。

10) 状态转换S2→S7：状态转换函数TF10为ShortOFF=0。 SSPC从导通态S2进入S7，故障电流线性下降到零。S2→S7用于描述不带限流功能的交流SSPC的短路故障立即关断的特性。

11) 状态转换S7→S1：状态转换函数TF11为ISSPC(t)=0.即当SSPC电流下降到零后，SSPC进入完全关断态S1。

3 模型实现和验证

3.1 模型准确性验证

采用Saber软件中可视化建模工具StateAMS实现本文提出的功能模型。选择的两款交流SSPC的功能和主要参数如表1所示。其中SSPC-A具有限流支路，短路故障时立即限流，并在电流过零点关断；SSPC-B没有限流支路，在短路故障时控制其故障电流近似线性下降立即关断。

根据实验测试结果对功能模型进行配置，实验波形与模型仿真波形的对比如图10～图14所示。

图10为交流SSPC-A零电压开通阻容性负载的实验和仿真波形。交流SSPC-A在开通命令发出后半个电源周期内VSSPC的过零点开通，SSPC两端电压VSSPC和功率输出端电压VPowerout均从零开始上升，抑制开通起动阻容性负载的冲击电流。从ISSPC波形可以看出，几乎没有冲击电流。

图11为交流SSPC-A零电流关断阻感性负载的实验和仿真波形。交流SSPC-A在关断命令发出后半个电源周期内的电流ISSPC过零点关断，从VSSPC的波形可以看出，没有任何附加电压应力。

图12为交流SSPC-A开通单相不控整流桥负载的波形。整流桥输出滤波电容为2 200 μF，负载为27 Ω。虽然SSPC-A在零电压VSSPC过零点开通、VPowerout从零开始上升，但由于负载滤波电容过大，所以出现了冲击电流，导致SSPC-A进入限流状态(S3)，在整流桥滤波电容电压逐渐升高后，SSPC-A恢复到导通状态(S2)。

表1 验证模型的两款交流SSPCTable 1 Two AC SSPCs for model verification

图10 SSPC-A开通阻容性负载波形Fig.10 Waveforms during ON operation of SSPC-A with resistive and capacitive load

图13中SSPC-A在正常导通状态下负载突然被短路，进入限流态(S3)限制故障电流，8 ms后判断出短路故障进入零电流关断状态(S6)，在电流过零点关断、进入关断态(S1)。S3和S6状态下限流维持时间Tlimit总计13 ms，约为3/4个电源周期。

图11 SSPC-A关断阻感性负载波形Fig.11 Waveforms during OFF operation of SSPC-A with resistive and inductive load

图12 SSPC-A开通不控整流桥负载波形Fig.12 Waveforms during ON operation of SSPC-A with uncontrolled rectifier load

图13 SSPC-A短路故障过零点关断波形Fig.13 Waveforms during SSPC-A ZCS-OFF operation after short fault

图14中SSPC-B的负载突然被短路，SSPC-B检测到ISSPC大于50 A时，从导通状态S2进入状态S7，故障电流开始近似线性下降，最后进入关断高阻抗状态。

从图10～图14的实验和仿真结果对比可见，本文提出的交流SSPC功能模型可以很好地模拟实际交流SSPC的各种负载条件下的开关性能和故障保护特性。

图14 SSPC-B短路故障立即关断波形Fig.14 Waveforms during SSPC-B instant switch-off operation after short fault

3.2 模型仿真速度测试

在Saber软件中搭建图15所示的模型测试平台，测试N个交流SSPC-A的元器件级模型或功能模型的仿真速度。控制信号SSPC-CMD#1～#N按照表2中时序开通或者关断控制阻性、阻感性和阻容性负载，并在288 ms时刻通过开关T5闭合模拟短路故障。总的仿真时间设置为320 ms，仿真步长为5 μs。

从表3的仿真时间对比可以看出，单个功能模型(N=1时)相比元器件级模型约加速10倍左右。当SSPC数量增多时，例如SSPC数量为10时，功能模型加速60倍以上，并且由于模型简单，仿真过程更容易收敛。

图15 模型仿真速度测试Fig.15 Model simulation speed test bench

表2 模型速度测试中事件序列Table 2 Event sequence for model speed test bench

No．Time/msEventNote1230⁃101030OFFstateSSPC⁃ONSSPC⁃OFFT1ClosedT2⁃T5Open4550100SSPC⁃ONSSPC⁃OFFT2ClosedT1，T3⁃T5Open67130170SSPC⁃ONSSPC⁃OFFT3ClosedT1，T2，T4，T5Open89200250SSPC⁃ONSSPC⁃OFFT4ClosedT1⁃T3，T5Open1011270288SSPC⁃ONT5closed，resultingashortfaultT1ClosedT2⁃T5Open

表3 仿真时间对比

因此本文提出交流SSPC功能建模方法更加适合系统级的建模和仿真应用，SSPC部件供应商可以根据产品功能和性能配置相应的模型提供给系统设计人员，评估SSPC产品对电气系统性能的影响。

4 结 论

提出了一种基于混合信号状态机的交流SSPC功能模型，具有以下特点：

1) 模型准确：在各种性质负载条件下都能够准确地模拟实际交流SSPC在稳态导通和关断、零电压开通、零电流关断以及短路故障关断过程中的外特性。

2) 配置性好：根据SSPC的参数或者实测结果即可以完成对SSPC的建模，可以设置导通电阻、是否具有限流功能、限流阻抗和限流时间、短路故障关断模式、短路故障电流关断下降时间等参数。

3) 仿真速度远快于基于实际结构和器件的模型，大大减少仿真时间开销，适合大型飞机/舰船的复杂电气系统仿真。

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FunctionalmodelingofACsolidstatepowercontrollerbasedonmixedsignalstatemachine

RUANLigang,WANGLi*,YEJiayu,YANGShanshui

CentreforMore-Electric-AircraftPowerSystem,DepartmentofElectricalEngineering,CollegeofAutomationEngineering,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China

ThepaperdevelopsafunctionalmodelfortheAlternatingCurrent(AC)SolidStatePowerController(SSPC)basedonmixedsignalstatemachine.StatetransitionandimpedancevariationrulesareobtainedbyanalyzingtheworkingmodesoftheACSSPC.Themodeldefinesthreestablestates,fourintermediatetransitionstatesandeleventransitionfunctionstoimitatetheimpedancevariationsofACSSPCsduringON/OFFstate,zerovoltageswitch-on,zerocurrentswitch-off,andswitch-offaftershortfault.Themodelconsiderstwoswitch-offwaysfortheACSSPCwithshortfaultsinstantswitch-off,bywhichthefaultcurrentisinstantlyreducedtozeroinalinearway;andzerocurrentswitch-off.Themodelisimplementedbythemixedsignalstatemachinemodelingtool(StateAMS)inSaber.AccuracyofthemodelisverifiedbyconfiguringthemodelaccordingtothetestresultsoftwoACSSPCs.Speedtestresultsshowthattheproposedfunctionalmodelcansignificantlyimprovecomputationefficiency.

aircraftpowerdistributionsystem;solidstatepowercontroller;functionalmodel;mixedsignalstatemachine;zerovoltageswitch-on;zerocurrentswitch-off;short-circuitfaultprotection

2017-01-16；Revised2017-03-28；Accepted2017-07-18；Publishedonline2017-07-311047

URL：http://hkxb.buaa.edu.cn/CN/html/20171122.html

s：NationalNaturalScienceFoundationofChina(51777092,51277093)

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http://hkxb.buaa.edu.cnhkxb@buaa.edu.cn

10.7527/S1000-6893.2017.321133

V242.3；TM56

A

1000-6893(2017)11-321133-11

2017-01-16；退修日期2017-03-28；录用日期2017-07-18；< class="emphasis_bold">网络出版时间

时间：2017-07-311047

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国家自然科学基金(51777092,51277093)

.E-mailliwang@nuaa.edu.cn

阮立刚，王莉，叶家瑜，等. 基于混合信号状态机的交流固态功率控制器功能模型J． 航空学报,2017,38(11):321133.RUANLG,WANGL,YEJY,etal.FunctionalmodelingofACsolidstatepowercontrollerbasedonmixedsignalstatemachineJ.ActaAeronauticaetAstronauticaSinica,2017,38(11):321133.

(责任编辑：苏磊)