RT23 |Echtzeitsimulation der Leistungselektronik mit dem Exponentialintegrator

Die elektromagnetische transiente Echtzeitsimulation von leistungselektronischen Umrichtern ist aufgrund der hohen Schaltfrequenzen und einer großen Anzahl komplexer Topologien eine Herausforderung. Außerdem stellen leistungselektronische Systeme oft numerisch steife Probleme dar, die kleine Diskretisierungsschritte und implizite Integrationsmethoden erfordern, um Stabilität und schnelle Konvergenz zu gewährleisten. Diese Präsentation stellt eine neue Solver-Architektur für geschäftliche Echtzeitsimulatoren vor, die einen ereignisgesteuerten Rahmen mit einer auf einem exponentiellen Integrator basierenden numerischen Integrationstechnik kombiniert. Durch die Schätzung von Schaltereignissen und die entsprechende Synchronisation werden große Diskretisierungsschritte im Vergleich zu ultrafeinen Schritten in einem traditionellen Echtzeitsimulator ermöglicht. Durch die Verringerung der Gesamtzahl der berechneten Punkte wird die Gesamteffizienz der Simulation erheblich verbessert. Der vorgeschlagene Algorithmus kann effizient mit unterschiedlichen Schrittgrößen umgehen und behält dabei die vollständige numerische Stabilität bei. Der Solver erfasst effektiv die Eigenstruktur des elektrischen Netzes und kann große Schrittweiten in extrem steifen Schaltungen bewältigen. Die vorgeschlagenen Techniken werden durch die Echtzeit-Infrastruktur von OPAL-RTs ermöglicht. Die OPAL-RTs Technologie wird zur Programmierung des Echtzeit-Lösungsalgorithmus und der Schnittstellensteuerung für Tests verwendet. Der Einsatz von OPAL-RTs hardware ermöglicht eine beschleunigte Forschung, wodurch mehr Zeit für zukünftige Innovationen zur Verfügung steht. Die Ergebnisse dieses Projekts können künftige Echtzeitsimulatoren optimieren, indem sie die Rechenkapazitäten für eine bestehende Testbench erhöhen oder die für künftige Simulatoren benötigte hardware verringern. Diese Arbeit stammt von einem Team von Forscher:innen unter der Leitung von Dr. Liwei Wang von der School of Engineering, UBC Okanagan.