实时仿真：增强高频谐振转换器的应用
高频谐振换流器 在现代电力电子设备中至关重要，尤其是在交通电气化领域。这些换流器 提供高效率的双向功率流，因此成为需要高功率密度应用的首选。然而，为这些换流器 设计和验证控制器是一个复杂而耗时的过程。因此，硬件在环（HIL）测试在加速和简化开发周期方面发挥着至关重要的作用。
高保真实时仿真的挑战
高频谐振换流器 实时仿真 的主要挑战之一是保持高水平的仿真 精度。开关市场活动 和谐振行为的精确建模对于获得逼真的结果至关重要。传统的数值积分方法（如后向欧拉（BE）方法）往往无法准确地表示谐振电路，因此需要使用更先进的方法。
OPAL-RT 解决方案
为了应对这些挑战，OPAL-RT 开发了基于 FPGA 的先进电气硬件求解器 (eHS)，专门用于高频谐振换流器的高保真实时仿真 。这个尖端的求解器：
- 捕捉采样频率超过 1GHz 的开关信号。
- 利用高阶数值积分方法精确仿真 谐振电路。
- 采用基于 FPGA 的高效设计，最大限度地减少了仿真 时间步长，使整个 DC-DC 转换器系统的时间步长达到 135ns，该系统由多个转换级组成，无元件去耦。
真实世界应用：混合动力电动飞机
展示该技术有效性的实际应用案例涉及为混合动力电动飞机设计的直流-直流转换器系统。该系统的特点是具有两个主要级的多端口转换器：
- 电压平衡级的工作频率为 100kHz。
- 谐振转换器级，工作频率高达 250kHz，包括
- 连接高压（HV）负载的双向 CLLC 转换器。
- 连接低压（LV）负载的单向 LLC 转换器。
利用 OPAL-RT 的 eHS 求解器，将实时模拟与采用变步求解器的离线参考模拟进行了比较。结果表明，与 BE 方法相比，使用 PADE-5 数值积分方法的仿真 保真度有了显著提高，尤其是在转换器初级侧谐振电感电流建模方面。
电力电子设备 HIL 测试的未来
随着电力电子技术的不断发展，特别是在电动汽车和混合动力飞机等应用领域，对高保真 HIL 测试的需求只会增加。要推动这些技术的发展，就必须确保精确可靠的实时仿真 模型。OPAL-RT 最新的 eHS 求解器和硬件解决方案为仿真 精度设定了新的标准，使工程师能够满怀信心地开发和测试创新的电力电子系统。
随着实时仿真的不断进步，工程师可以加快设计和验证过程，最终推动未来高效率、高功率密度电子产品的发展。
