适用于高频电力电子电路的分数步长电磁暂态仿真方法

针对高频电力电子电路电磁暂态仿真中精度与效率难以兼顾的问题，提出分数步长仿真方法。该方法基于改进的高并行电磁暂态算法进行离散化建模，通过“小步建模、大步计算”的分数步长策略，有效抑制恒导纳开关模型在高频下的虚拟损耗，提升仿真精度，并实现开关时刻的精确捕捉。算例验证表明，该方法可在保证精度的前提下支持较大步长仿真，显著提高离线与实时仿真效率。

近年来,以电力电子变压器为典型代表的高频电力电子电路受到广泛关注,其中双有源桥结构的开关频率往往达数十kHz.针对高频电力电子电路的电磁暂态仿真,采用恒导纳开关模型有助于降低计算量,但仍面临仿真精度和效率上的双重挑战:一是恒导纳开关模型在高频开关动作下的虚拟损耗严重影响仿真精度;二是仿真所要求纳秒级仿真步长将加重计算负担而影响仿真效率.为此,该文提出分数步长电磁暂态仿真方法,基于改进的高并行电磁暂态仿真程序算法进行离散化建模,并将仿真计算分解为一系列不同分数步长下的小步合成计算过程的叠加,其中小步合成采用"小步建模,大步计算"思想可降低虚拟损耗,而分数步长则用于准确定位开关动作时刻,以支持较大步长下精确仿真.算例分析表明,所提方法可有效提升高频电力电子电路的仿真精度,且能在保证准确性的同时支持其大步长仿真,从而实现离线仿真加速,还有助于提升实时仿真性能.