专利名称：：一种电力电子变流器实时数字仿真方法
技术领域：
：本发明涉及一种电力电子变流器实时数字仿真方法，尤其涉及一种基于现场可编程门阵列(以下简称FPGA)和数字信号处理器(以下简称DSP)的电力电子变流器实时数字仿真方法，属于电力电子装置的仿真和控制器测试
技术领域：
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背景技术：
：对于各种基于电力电子开关器件的变流器装置，对电力电子变流器的控制器进行物理测试十分重要。目前在电力领域实现物理测试的一种高效手段就是实时数字仿真技术。但是由于电力电子装置具有开关频率高的特点，目前电力领域的现有实时数字仿真工具在应用于电力电子变流器实时数字仿真时受到较大的限制。一般的数字仿真工具通常采用定步长的数值计算方法求解描述系统模型的微分方程组。如果在计算步长之间发生一次开关动作，在下一个计算点数值计算程序才会处理这次开关，这样最多可能带来一个计算步长的计算延时，并产生相应的计算误差。一种减小计算延时误差的方法是减小计算步长，由于每次数值计算都需要一定的时间，过小的计算步长将导致实时计算难以实现。另一种方法是通过插值的方法修正计算延时误差，但是插值将带来计算量的增加。当开关频率较高时，可能在一个计算步长内有多次开关动作发生，并需要多次插值计算，需要更多的计算量。开关动作还将带来变流器模型结构的变化，使每次开关动作发生后都需重新计算装置模型的节点方程，带来更大的计算量。基于以上原因，高频的开关动作将给仿真计算带来大量额外的计算，使用现有技术方法实现对电力电子变流器的实时仿真存在较大难度或者需要较高的硬件成本。
发明内容本发明的目的是提出一种电力电子变流器实时数字仿真方法，尤其是基于FPGA和DSP的电力电子变流器实时数字仿真方法，针对现有电力领域实时数字仿真技术的缺点，使仿真过程简单，并兼顾计算精度和计算效率，能够容易地实现电力电子变流器的实时数值仿真计算。本发明提出的电力电子变流器实时数字仿真方法，包括以下步骤(1)建立描述电力电子变流器数字仿真模型的微分方程组=AI+BUt+CUs、Udc=F2(I，S)其中I=h，ia、ib、i。分别为电力电子变流器的三相输出电流电参量，ud。为电力电子变流器的内部直流电容电压电参量，权利要求一种电力电子变流器实时数字仿真方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)建立描述电力电子变流器数字仿真模型的微分方程组<mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mi>i</mi><mo>=</mo><mi>AI</mi><mo>+</mo><msub><mi>BU</mi><mi>t</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>CU</mi><mi>S</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mover><mi>U</mi><mo>·</mo></mover><mi>dc</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>F</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>I</mi><mo>,</mo><mi>S</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced>其中ia、ib、ic分别为电力电子变流器的三相输出电流电参量，Udc为电力电子变流器的内部直流电容电压电参量，uta、utb、utc分别为电力电子变流器的三相输出电压，S为开关脉冲状态信号，F1()是由电力电子变流器的具体结构和元件参数决定的函数，表示电力电子变流器的三相输出电压是由函数F1(Udc、S)决定的；usa、usb、usc分别为三相电网电压瞬时值，A、B、C分别是由电力电子变流器的具体结构和元件参数决定的函数状态方程矩阵；F2()是由电力电子变流器的具体结构和元件参数决定的函数，表示电力电子变流器的直流电容电压向量是由函数F2(I、S)决定的；(2)将用于电力电子变流器的待测控制器产生的开关状态信号输入到现场可编程逻辑门阵列中，在现场可编程逻辑门阵列中对开关状态信号进行时间平均计算，得到开关状态时间平均信号；(3)将上述描述电力电子变流器数字仿真模型的微分方程组离散化，以上述开关状态时间平均信号作为离散化微分方程组的输入，在数字信号处理器中求解微分方程组，计算出电力电子变流器的三相输出电流和直流电压电参量的数字信号；(4)将上述电参量的数字信号进行数字/模拟转换后得到模拟信号，并将该模拟信号输入到用于电力电子变流器的待测控制器中；(5)用于电力电子变流器的待测控制器输出开关状态信号，并将该开关状态信号输入到上述步骤(2)中作为现场可编程逻辑门阵列的输入，重复步骤(2)(5)，进行电力电子变流器实时数字仿真。FSA00000241484100012.tif,FSA00000241484100013.tif,FSA00000241484100014.tif全文摘要本发明涉及一种电力电子变流器实时数字仿真方法，属于电力电子装置的仿真和控制器测试
技术领域：
。本发明包括以下步骤首先建立描述电力电子变流器模型微分方程组，将待测控制器产生的开关状态信号输入到现场可编程门阵列中进行时间平均计算，得到开关状态时间平均信号作为微分方程组的输入，在数字信号处理器中求解离散化的微分方程组，计算出电力电子变流器的内部电参量数字信号，再进行数字/模拟转换后输入到待测控制器。本发明方法设计简单，兼顾了计算精度和计算效率，能够容易地实现电力电子变流器的实时数值仿真计算。文档编号G06F17/50GK101937480SQ20101026021公开日2011年1月5日申请日期2010年8月23日优先权日2010年8月23日发明者刘文华,宋强,张秀娟,沈雅琴,王敏,盛晔,陈晓宇,陈远华申请人:清华大学