有源电力滤波器的实时数字仿真器的研究和实现.pdfVIP

第 32 卷 　第 23 期 Vol . 32 　No . 23 2008 年 12 月 10 日 Dec . 10 , 2008 有源电力滤波器的实时数字仿真器的研究与实现 陟　晶 , 刘文华 , 宋 　强 , 金一丁 (清华大学电机系 , 北京市 100084) 摘要 : 在大功率电力电子装置的设计与测试中 ,实时仿真发挥着越来越重要的作用 。文中基于时 ( ) ( ) 间平均法建立了有源电力滤波器 A PF 的实时数字模型 ,采用数字信号处理器 D SP 和现场可编 ( ) 程门阵列 F P GA ,实现了一种通用的低成本的硬件方针手段 ,通过并行计算技术 ,建立电力电子 器件的电磁暂态模型与散热模型 ,确保仿真速度的同时提高了仿真细度 ,能够真实地模拟电力电子 器件的电磁暂态和热动态过程 ,测试控制器各方面的性能 。 关键词 : 有源电力滤波器 ; 绝缘门极晶体管 ; 硬件在环 ; 功能模型 ; 并行计算 中图分类号 : TM743 ; TN 7 13 . 8 ( ) ( ) 0 　引言 处理器 D SP 和现场可编程门阵列 F P GA , 设计 了面向大功率电力电子装置的实时混合数字仿真平 电力电子装置在工业各领域正得到日益广泛的 台 ,研究并提出了相应的实时数学模型和数值计算 应用 。由于大功率电力电子装置一般应用于比较重 方法 ,实现了 A PF 的 H IL 。由于建立了电力电子 要的场合 ,在投入运行前需要进行完备的测试 。但 器件的电磁暂态模型和散热模型 ,真实地模拟了装 是 目前的测试手段主要为离线仿真和工程样机实 置的功率回路与散热系统 ,应用在 A P I 的设计与测 验 ,前者虽然能在初期研究中发挥积极的作用 ,但是 试中 ,能够准确反映控制器的性能 ,确保控制系统和 不能对实际的控制和保护系统进行详尽的物理测 控制算法的正确性 ,并对保护系统进行有效测试 。 试 ,而工程样机的制造则需要较长的时间。 随着微处理器技术 、数字信号处理技术和并行 1 　APF 装置的数学模型 计算等技术的发展 ,实时数字仿真已经成为实现物 1. 1 　三相三线制 APF 的主电路 理测试的一个最佳选择 。实时数字仿真可以实现硬 如图 1 所示 ,并联型三相三线制 A PF 的主电路 ( ) 件在环 H IL 测试 ,将实际装置的数学模型加以实 采用电压型逆变器 , 由 6 个实时开关量控制绝缘栅 现 ,并且与实际控制器实时交互 ,从而实现在各种参