[發明專利]兩電平整流器及逆變器高速實時仿真方法

有效

• 申請號: 201410230683.X
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN103995477A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 葛興來;郝琦;宋文勝;馮曉云;熊成林
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

所屬技術領域

電力電子與電力傳動系統的實時仿真技術領域，涉及到電力牽引交流傳動系統結構的建模以及高速實時仿真方法。?

背景技術

大功率電力傳動系統研發過程中，需要快速驗證控制器的軟件算法、設備設計的硬件方案。如果將計算機仿真的算法直接移植到控制器中，并將大型功率設備與實際控制器對接起來，那么會大大提高研發過程的風險系數，有可能會造成大型功率設備損壞，甚至威脅工作人員安全。實時仿真技術是解決該問題的一種有效途徑。實時仿真不同于普通計算機仿真，其仿真時間與自然時間同步。采用實時仿真器模擬被控對象，采用真實的數字控制器對其進行控制。如果對被控對象建模足夠準確，實時仿真系統具有足夠可信度，可替代實際電力牽引傳動系統，與控制器相連接進行測試。?

電力牽引傳動系統的控制器部分一般由DSP、FPGA組成，生成PWM控制信號。以實時仿真器替換電氣功率部分，對控制器進行測試，由于采用仿真器模擬電氣功率部分，可避免控制算法設計失誤帶來的安全隱患，也可通過實時仿真器進行批量的產品測試，達到快速測試控制器性能的目的。實時仿真技術出現在系統的設計、評估、調試、測試等各研發階段，可縮短產品開發周期，縮小研發成本，降低控制器故障破壞實驗設備的風險，提高產品品質。?

實時仿真器承擔被控對象物理模型仿真運算，實際控制器對前者所仿真的模型進行控制。二者進行數據交互，仿真器將系統的電流、電壓和轉速等信息以數字、模擬信號形式提供給控制器，控制器采集并進行處理，將PWM信號?發送給仿真器，對其中的物理模型進行控制。實時仿真中，一般由通用計算機處理器承擔計算工作，這類離散仿真軟件的程序采用串行計算方式，在求解電路時，根據其拓撲和參數將待求電路化為高階方程組，并進行求解。其中涉及到行列式變換、矩陣乘法求逆等，運算較為復雜，速度難以進一步提升。對于硬件在環仿真系統其他部分，負責數據交互的A/D，D/A器件頻率動輒上兆，高至幾十兆上百兆，而控制器的控制周期也處在十微秒數量級。顯然，硬件在環仿真器的速度已經成為整個仿真系統的瓶頸，影響了實時仿真的響應速度。受限于運算速度，實時仿真還存在模型仿真不精確問題。?

發明內容

針對現有基于CPU的實時仿真系統運算速度的不足，本發明提供一種實現電力牽引傳動系統兩電平整流器及逆變器高速實時仿真的方法。使之克服現有技術的以上缺點。?

本發明的目的是通過如下的手段實現的。?

兩電平整流器及逆變器高速實時仿真方法，，對系統模型進行適當簡化，采用混合邏輯動態模型對系統進行建模；對電力牽引傳動系統模型中變量?

進行定義：?

u_s——變壓器二次側電壓；i_s——變壓器二次側電流；u_dc——直流側電壓；i_p——直流電路輸出電流；u_u，u_v，u_w——逆變器u相，v相，w相的輸出電壓；i_u，i_v，i_w——逆變器u相，v相，w相的輸入電流；?

定義整流器與逆變器各橋臂開關函數為：?

定義整流器開關函數判斷輔助邏輯變量：?