基于FPGA的高频电力电子装置快速实时仿真数值算法

实时仿真有助于实现工业分布式控制,优化生产过程并实现柔性生产。现场可编程门阵列FPGA(field programmable gate array)凭借高速并行的特点,在实时仿真方面取得了广泛的应用。针对高频动作的电力电子开关器件,当利用变步长算法解决开关动作时刻的偏移问题时,会导致仿真结果出现发散现象,且该算法延长了仿真的计算时间,同时增大了仿真的步长,降低了仿真精度。为实现高精度低成本的实时仿真,提出一种适用于FPGA的快速实时仿真数值算法,通过对传统梯形法中迭代算法的改进,提高了梯形算法的收敛性。在此基础上改进了算法计算结构,使计算时间更加快速稳定。在FPGA开发板中搭建了开关频率为110 kHz的三相逆变电路仿真模型,与传统迭代算法对比,证实了改进后的梯形仿真算法和算法计算结构在高频开关动作下的有效性与实时性。