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基于CPU和FPGA的模块化多电平变换器
MMC)实时仿真
Hani Saad · Tarek Ould-Bachir · Jean Mahseredjian · Christian Dufour 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年1月
模块化多电平变换器(MMC)由数百至数千个半桥子模块组成,其庞大的开关数量和节点数给电磁暂态计算带来巨大挑战,尤其在实时仿真领域。本文探讨了利用CPU与FPGA协同处理实现MMC实时仿真的可行性,旨在解决复杂电力电子系统的计算瓶颈问题。
解读: MMC技术是阳光电源大功率储能系统(如PowerTitan系列)及高压大功率光伏/风电变流器的核心拓扑方向。随着储能系统向更高电压等级和更大容量发展,MMC的控制复杂度和仿真难度显著提升。该研究提出的CPU+FPGA实时仿真方案,能够显著缩短研发周期,提升对复杂电网环境下变流器控制策略(如构网型控制...
部分重构技术在电磁暂态仿真中的应用
Partial Refactorization Techniques for Electromagnetic Transient Simulations
Boris Bruned · Anas Abusalah · Jean Mahseredjian · Sébastien Dennetière 等5人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年5月
本文研究了用于加速电力系统电磁暂态(EMT)仿真的部分重构技术。采用KLU求解器的直接稀疏左看式LU分解法求解网络方程,当系统中存在电力电子开关或非线性元件导致矩阵频繁变化时,重构过程可能成为计算瓶颈。为此提出一种基于路径的部分重构方法,在左看式算法中仅对分解路径上的特定列进行重新分解。此外,结合块三角分解(BTF)并引入部分重构,通过更小且动态变化的子矩阵进一步提升计算效率。在大型电网模型上的测试结果表明,该方法显著提升了仿真性能。
解读: 该部分重构技术对阳光电源电力电子系统的仿真设计具有重要价值。在ST储能变流器和SG光伏逆变器的研发中,频繁的开关动作和非线性特性导致系统矩阵持续变化,传统全矩阵重构严重影响EMT仿真效率。该方法通过路径选择性重构和BTF分块技术,可显著加速PowerTitan大型储能系统的并网暂态分析、充电桩多端口...