Detailliertes Äquivalenzmodell für die parallele CPU-GPU-EMT-Kategorie -Simulation eines Festkörpertransformators

Der Halbleitertransformator (SST) ermöglicht eine effiziente Schnittstelle zwischen Wechselstromnetzen und Gleichstromverteilungsnetzen. Die detaillierte Modellierung zahlreicher Komponenten im Stromwandlersystem erfordert enorme Rechenressourcen. In diesem Beitrag wird ein numerisch effizientes, entkoppeltes detailliertes Äquivalenzmodell (DEM) des SST für die effiziente Simulation elektromagnetischer Transienten (EMT) vorgeschlagen. Das vorgeschlagene Modell kann die schnelle Dynamik des Umrichtersystems im Normalzustand, im Transientenbetrieb sowie im IGBT-Blockierzustand genau abbilden. Darüber hinaus wird eine Schaltinterpolationstechnik eingesetzt, um die Kompensation von Schaltvorgängen innerhalb eines Zeitschritts und die Konvergenz der Simulationsergebnisse bei relativ großen Zeitschrittweiten sicherzustellen. Um die EMT-Simulation weiter zu beschleunigen, wurde ein paralleler Simulationsalgorithmus entwickelt, der die Rechenressourcen sowohl der Zentralprozessoren (CPU) als auch der Grafikprozessoren (GPU) nutzt. Die Genauigkeit des vorgeschlagenen DEM wird anhand des detaillierten Modells (DM) des SST-Systems validiert, während die Effizienz des parallelen Algorithmus durch einen Vergleich mit einer reinen CPU-Implementierung bewertet wird.