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电动汽车驱动
★ 5.0
一种具有A稳定性的通用无接口延迟实时仿真方法用于电力电子变换器
A General Interface-Free Delayed Real-Time Simulation Method with A-Stability for Power Electronic Converters
| 作者 | Mingwang Xu · Wei Gu · Xiaodong Yuan · Huachun Han · Yang Cao · Shuaixian Chen |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Electronics |
| 出版日期 | 2025年5月 |
| 技术分类 | 电动汽车驱动 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 电力电子变换器 实时仿真 无接口延迟方法 A稳定性 硬件在环仿真 |
语言:
中文摘要
电力电子变换器固有的复杂拓扑结构、众多非线性开关器件以及高频特性给实时仿真带来了巨大挑战。本文提出了一种具有 A 稳定性的通用无接口延迟实时仿真方法。引入半步显式解析解来修正接口处受控源的值,克服了传统解析解计算负担大的局限。此外,该方法实现了变换器的并行求解和导纳恒定,与现有技术相比,既具有 A 稳定性,又无接口时延。通过搭建物理原型,并在 OP4610 上进行多种场景的硬件在环(HIL)仿真,验证了所提方法的有效性。
English Abstract
The complex topologies, numerous nonlinear switching devices and the high-frequency characteristics inherent in power electronic converters cause significant challenges in real-time simulation. In this letter, a general interface-free delayed real-time simulation method with A-stability is proposed. The introduction of a half-step explicit analytical solution to correct the values of the controlled sources at the interface enables the overcoming of the limitation of the large computational burden of the traditional analytical solution. Furthermore, it realizes the parallel solution and constant-admittance of the converters, which has both A-stability and no interface time-delay compared with existing techniques. The efficacy of the proposed method is validated by constructing a physical prototype and the execution of hardware-in-loop (HIL) simulation in OP4610 across a range of scenarios.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这项无接口延迟实时仿真技术具有重要的战略价值。该方法通过半步显式解析解修正受控源数值,实现了功率电子变换器的并行求解和恒定导纳特性,同时具备A稳定性和零接口时延,这直接契合了我司在光伏逆变器、储能变流器等核心产品研发中对高精度实时仿真的迫切需求。
在产品开发层面,该技术可显著提升我司硬件在环(HIL)测试平台的仿真精度和效率。传统解析解方法计算负担重,难以应对我司大功率多电平逆变器、复杂储能系统等产品的高频开关特性仿真需求。该方法通过降低计算复杂度同时保持稳定性,能够更真实地模拟复杂拓扑下的暂态过程,缩短产品迭代周期,降低物理样机测试成本。这对于我司快速响应光储一体化、源网荷储等新兴市场需求至关重要。
从技术成熟度评估,论文已通过OP4610平台的物理原型验证,表明技术已具备工程化基础。但应用于我司实际产品仍需关注几个挑战:一是该方法对不同拓扑结构的适应性需进一步验证,特别是我司特有的多支路并联、模块化多电平等复杂架构;二是与现有仿真工具链的集成度;三是在极端工况下(如低电压穿越、不对称故障)的鲁棒性验证。
建议我司研发部门跟进该技术,探索与数字孪生、虚拟调试等前沿方向的结合,构建更高效的产品验证体系,强化在新能源装备智能化制造领域的技术领先优势,同时可考虑与相关研究团队建立合作,加速技术转化落地。