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eHS:纳秒级电力电子求解器的时代已经到来

电力电子

02 / 25 / 2019

eHS:纳秒级电力电子求解器的时代已经到来

什么是 eHS:纳秒功率求解器?

"OPAL-RT电气硬件求解器(eHS)是一个功能强大的浮点求解器......它使用户能够在FPGA上自动仿真 电路,而无需编写数学公式"。

"它将使用新型 OPAL-RT 原理图编辑器、SimPowerSystems 工具箱、PSIM、PLECS Blockset 或 NI Multisim 软件建立电路模型的简便性与基于 OPAL-RT FPGA仿真器 的优势结合在一起,实时解决电路内的电流和电压问题,采样时间低于 1 µs"。

"eHS求解器使用修正的节点分析法。它通过求解电导矩阵,找出电路每个节点的电压和每个支路的电流。通过实施表示开关阻抗的 Pejovic 方法,电路的电导矩阵与开关控制信号无关。采用这种方法,导通的开关表示为电感,断开的开关表示为电容,因此在仿真过程中电导矩阵不会发生变化"。

-eHS 用户指南

评论:eHS 开发人员之一 Luc-André Grégoire


"
eHS-我们的 电气/电子硬件解决方案- 与所有仿真 工具一样,但使用较小的时间步长,因此需要 FPGA。FPGA可能本质上并不比 CPU 快,但由于它专门用于 a 唯一任务 任务,而且更接近硬件层,因此能够 更快速度比 CPU.我们还使用 FPGA 获取 I/O 更接近 的 I/O 输入/输出这样可以减少 延迟。eHS 就像一个公正的第三方--它是一个电子求解器,但可以在各种硬件上运行:RT-LAB、HYPERSIM 或 美国国家仪器公司(NI)平台上运行。"

"说了这么多,是的:需要 FPGA,因为时间步长大大缩短。当我们谈及 eHS x128 时,that 表示在 1 微秒内仿真 多可有约 125 个状态。 微秒.这相当于20 个三相两电平逆变器,且无延迟(因为所有状态都在一个 单个求解器内核)-而且 无延迟在处理极短的时间步长时在处理极短的时间步时."

"一般来说求解器中的运算符越多,可求解的电路就越大,速度就越快。 此外求解器中的算子越多,需要的资源和硬件就越多 硬件 那么 所需的资源和硬件-因此 解算器所需的资源占用面积也更大. 我们对这些 FPGA 进行了集群:对于一个 ébec客户,他们考虑使用三个 FPGA,每个 FPGA 有两个 x128。这将大大提高计算能力。"

"大约十年前,由于时间步长较大,我们在 CPU 上的做法是在非常精确的时间内打开和关闭开关。由于时间步长可能大于开关的开关时间,因此我们在时间步长之间进行内插,以确保--尽管时间步长比开关的开关速度慢得多--我们仍能得到精确的结果。"

"当我们开始更多地使用 FPGA 时,我们首先想到的是'这是一个更小的时间步长;我们不再需要内插'。然而,当我们采用更小的时间步长时,客户告诉我们,他们希望采用更快的开关频率。更高的 开关频率意味着我们需要精确的脉冲。 因此,我们重新引入了内插,但现在是在 FPGA 上进行。



""(《世界人权宣言》) 内插 工具应用于 CPU,现在我们使用同类 '窍门' 但我们将其修改为 达到 更高 演戏阳离子 比过去 达到并支持更多 事情. 这 窍门 类似于 我们的 RT-市场活动 木块组 这、 反之亦然、 是 的 CPU-B辅助电气工具箱 在 RT-LAB 中 (很快也会在HYPERSIM 中出现)其预期用途是以高于 20% 的速度进行换流器 切换。 kHz因此,共振换流器增强了开关的精度。重庆事件s."  

"因此,如果您有一些级联 H-电桥应该是相位-相移,虽然它们的开关频率很低,但你仍然需要非常精确地控制开关事件s:这可能是一个应用.您还可以讨论使用 GaN (氮化镓) 器件的超高频直流-直流换流器 kHz的开关频率--这种 eHS 实现方式可以解决 e这些问题。

"Y你之前跟我提到过 HVDC 中的 MMC混合换流器。U最终、 eHS 适用于高开关换流器换流器。xed矩阵求解r-但有 一些缺点 缺点 这种拓扑结构. 使用多个串联开关的换流器可能不是 eHS 的最佳选择、 但对于我们提出的技术,我们 使用多个开关 但通过我们提出的技术,我们使用多个开关,也能解决这个问题。"

"真正新颖的是,OPAL-RT 是第一家推出带有时间戳的桥接器桥。这种方法允许以比模拟模型高得多的速率对 PWM 信号进行采样。这项新技术现已应用于我们最新的 eHS 求解器中,现在可以以 200 MHz 或每 5 ns 的速率对 PWM 信号进行采样。"

"PWM 的采样频率可高达 1 MHz,同时保持 99.5% 的精度。(相比之下,在我们软件的早期版本中,PWM 频率被限制在 20 kHz,以获得类似的保真度)。此外,使用我们的专利-此外,利用我们正在申请专利的建模方法,任何 2 级或 3 级转换器拓扑(全-ge、NPC、T 型、Pack-U 单元、飞行电容器)都能表示,甚至在阻塞或中断运行时也能表示。

OPAL-RT eHS 奖: 2018 年 PME 创新奖@ ADRIQ-RCTi 晚会

我们非常高兴地宣布,昨天晚上,在蒙特利尔举行的 ADRIQ-RCTi 晚会上,OPAL-RT TECHNOLOGIES 凭借其创新产品 eHS 荣获了享有盛誉的 "2018 年创新奖(Prix Innovation PME 2018)"。

OPAL-RT TECHNOLOGIES 衷心感谢我们所有的开发人员和研究人员,以及所有为该产品积极工作的人员。特别要感谢 Sébastien Cense、Tarek Ould Bachir、Luc-Andre Gregoire 和 Christian Dufour,他们自 eHS 诞生以来一直为其工作。