[发明专利]一种电力电子电路的仿真方法

说明书

本发明公开了一种电力电子电路的仿真方法，包括如下步骤：将电力电子电路分割为工频电路和高频开关电路；对分割后的电力电子电路进行建模；采用计算机对建模后的工频电路等效模型进行仿真计算，得到工频电路的输出电流和输出电压；采用FPGA计算装置对建模后的高频开关电路等效模型进行仿真计算，得到高频开关电路的输出电流和输出电压；对计算机的仿真计算结果和FPGA计算装置的仿真计算结果进行交替传输。本发明公开的电力电子电路的仿真方法能有效解决现有技术导致分割步骤和仿真过程复杂，容易引入干扰因素，仿真成本较高，无法实现交替仿真计算的问题。

技术领域

本发明涉及电力电子电路的仿真技术领域，尤其涉及一种电力电子电路的仿真方法。

背景技术

电路仿真是指使用数学模型来对电路的真实行为进行模拟的工程方法。仿真系统可以对电路的功能行为进行模拟，而不需要建立实际的电路。在构建实际电路之前，对设计进行仿真验证，可以大大地提高设计效率，节约时间和经济成本。

目前，在电力电子电路的仿真领域，主要采用的是CPU(central processingunit,中央处理器)仿真。这类仿真系统具有操作简单、成熟度高、低复杂度等优点，现已被广泛应用。随着电力电子电路的容量和数量的增加，电路的复杂度和变换频率也在不断增加，对电路仿真系统的要求也越来越高。基于CPU的仿真系统由于硬件构架、串行执行机制等原因无法实现小步长的高速实时仿真，同时会伴随较大的通讯延时，因此无法快速、准确地实现复杂电路的仿真。

现有技术中，解决基于CPU的仿真系统所产生的问题的方案为：

一种基于FPGA(field-programmable gate array，现场可编程门阵列)的电力电子仿真系统及方法，该仿真系统将电力电子电路分割成多个子电路，通过多个FPGA耦合连接，对多个子电路分别进行仿真，能够解决基于CPU的仿真系统所产生的问题。

本发明人在实施本发明的过程中发现，现有技术中存在以下技术问题：

将电力电子电路分割成多个子电路，需要在电路中选取多个分割点，导致分割步骤和仿真过程复杂，且容易引入干扰因素；采用多个FPGA计算装置进行仿真，增加了仿真的成本；仿真过程中的多个FPGA计算装置之间无法进行通讯，无法实现交替仿真计算。

发明内容

本发明实施例提供一种电力电子电路的仿真方法，能有效解决现有技术导致分割步骤和仿真过程复杂，容易引入干扰因素，仿真成本较高，无法实现交替仿真计算的问题。

本发明实施例提供一种电力电子电路的仿真方法，包括如下步骤：

将电力电子电路分割为工频电路和高频开关电路；

对分割后的电力电子电路进行建模；

采用计算机对建模后的工频电路等效模型进行仿真计算，得到工频电路的输出电流和输出电压；

采用FPGA计算装置对建模后的高频开关电路等效模型进行仿真计算，得到高频开关电路的输出电流和输出电压；

对计算机的仿真计算结果和FPGA计算装置的仿真计算结果进行交替传输。

作为上述方案的改进，所述电力电子电路包括储能元件；所述储能元件作为分割点将所述电力电子电路分割为所述工频电路和所述高频开关电路。

作为上述方案的改进，所述工频电路包括第一交流电源Ua、第二交流电源Ub、第三交流电源Uc、三相电抗器L、电容C和负载R；所述高频开关电路包括第一绝缘栅双极型晶体管g1、第二绝缘栅双极型晶体管g2、第三绝缘栅双极型晶体管g3、第四绝缘栅双极型晶体管g4、第五绝缘栅双极型晶体管g5和第六绝缘栅双极型晶体管g6；

所述第一绝缘栅双极型晶体管g1的发射极与所述第二绝缘栅双极型晶体管g2的集电极相连；