您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
RTDS技術(shù)公司發(fā)布UCM-電力電子應(yīng)用實(shí)時仿真的創(chuàng)新
為了克服電力電子開關(guān)在實(shí)時仿真建模中所遇到的種種挑戰(zhàn)，RTDS技術(shù)公司開發(fā)并推出了通用換流器（Universal Converter Model，UCM）模型。2021年3月， UCM模型的成功開發(fā)和發(fā)布，為電力電子實(shí)時仿真提供了更高的性、靈活性和適應(yīng)性，是RTDS實(shí)時仿真系統(tǒng)開發(fā)工作的一個重要里程碑。
什么是Universal Converter Model (UCM)?
——通用換流器模型
UCM模型采用描述狀態(tài)空間建模方法（Descriptor State-Space），將換流器的兩端電路嚴(yán)格聯(lián)列求解，消除了傳統(tǒng)受控源算法的延遲問題。UCM模型在換流器與仿真電網(wǎng)之間采用數(shù)學(xué)嚴(yán)格的嵌入算法，消除額外模型接口，改善了仿真算法的整體數(shù)值穩(wěn)定性和性。UCM模型還分別考慮了換流器的閉鎖和解鎖狀態(tài)，使用戶能夠更地模擬電路的充電和放電過程。在閉鎖模式下，UCM采用了RTDS電阻式開關(guān)狀態(tài)預(yù)測技術(shù)（Predictive Switching Technique），確保了模型的性。UCM模型對閉鎖和解鎖狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程也進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了更平滑的狀態(tài)切換，同時也提供了更的仿真結(jié)果。
支持三種不同的輸入信號
調(diào)制波輸入信號
可用于Mainstep和Substep仿真環(huán)境，典型步長范圍為~1-200μs 當(dāng)UCM換流器模型接收正弦調(diào)制波作為輸入信號時，忽略所有的開關(guān)頻率及特征諧波，等價于換流器平均值模型。與傳統(tǒng)平均值模型不同的是，UCM模型可由用戶設(shè)定換流器的過調(diào)制限值；同時，模型還地考慮了閉鎖狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)了閉鎖和解鎖狀態(tài)的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換過程。
常規(guī)的觸發(fā)脈沖輸入信號
可用于Substep仿真環(huán)境，步長≤10μs 如果UCM換流器模型接收常規(guī)觸發(fā)脈沖作為輸入信號，則每個仿真步長讀取一次觸發(fā)脈沖。UCM模型與原有Substep中的電阻式開關(guān)換流器模型在計(jì)算與仿真性能方面一致。
改進(jìn)的觸發(fā)脈沖輸入信號
可用于Mainstep和Substep仿真環(huán)境，典型步長范圍為~1-200μs
改進(jìn)的觸發(fā)脈沖信號：在每個仿真步長內(nèi)對觸發(fā)脈沖信號（支持來自外部控制器或者仿真系統(tǒng)中的觸發(fā)脈沖生成器模型）進(jìn)行高頻采樣，分辨率高達(dá)10ns。當(dāng)觸發(fā)脈沖在同一仿真步長內(nèi)有多次閉合和斷開的狀態(tài)切換時，能夠計(jì)算出當(dāng)前仿真步長內(nèi)開關(guān)導(dǎo)通的時間占比。 當(dāng)采用改進(jìn)的觸發(fā)脈沖作為UCM模型的輸入信號時，仿真結(jié)果與使用插值算法的換流器模型保持一致。為確保仿真的實(shí)時性，對模型本身計(jì)算速度以及效率的要求更為嚴(yán)格，UCM模型的推出無疑為實(shí)時電力電子仿真領(lǐng)域的應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。 與電阻式開關(guān)換流器模型相比較，UCM模型能夠更加地模擬換流器的真實(shí)響應(yīng)。對于開關(guān)頻率相同的情況下，UCM模型可以使用更大的仿真步長；如果保持仿真步長相同，UCM模型可以覆蓋更高次的特征諧波。同時，采用改進(jìn)的觸發(fā)脈沖信號使UCM模型引入的非特征諧波降低到可忽略的程度。
UCM的改進(jìn)觸發(fā)脈沖模型的應(yīng)用
>>>> Substep仿真環(huán)境
在Substep仿真環(huán)境中采用改進(jìn)的觸發(fā)脈沖作為輸入信號，UCM模型可以仿真超過200kHz的開關(guān)頻率（典型仿真步長為2.0μs時）。UCM模型的不同之處在于，能夠在不犧牲仿真精度和數(shù)值穩(wěn)定性的前提下保持如此高的開關(guān)頻率。UCM采用的狀態(tài)空間建模方法代替了傳輸線解耦模型或者L/C等效開關(guān)模型，針對高頻開關(guān)電路，能夠提供更加的仿真結(jié)果。UCM模型在換流器與仿真電網(wǎng)之間沒有引入額外模型接口，從而提高了整個系統(tǒng)求解的數(shù)值穩(wěn)定性和仿真的性。
在硬件資源有限的情況下，通過使用UCM模型，用戶能夠?qū)崿F(xiàn)在Mainstep仿真環(huán)境中對換流器使用詳細(xì)開關(guān)模型進(jìn)行仿真，而不僅僅是采用平均值模型。在Mainstep仿真環(huán)境中采用改進(jìn)的觸發(fā)脈沖作為UCM模型的輸入信號時，UCM換流器模型可以支持8.8kHz范圍內(nèi)的開關(guān)頻率（典型仿真步長為50μs時）。當(dāng)UCM模型在Mainstep仿真環(huán)境中使用時，僅占用非常少的計(jì)算資源，與傳統(tǒng)的平均值模型所需資源相近。也就是說，隨著UCM模型的推出，更多的用戶能夠在現(xiàn)有仿真器上實(shí)現(xiàn)電力電子應(yīng)用的高性能仿真、研究與測試，例如：對電力電子換流器控制器的硬件在環(huán)測試。
Substep仿真環(huán)境，采用常規(guī)觸發(fā)脈沖 Substep仿真環(huán)境，采用改進(jìn)觸發(fā)脈沖 Mainstep仿真環(huán)境，采用改進(jìn)觸發(fā)脈沖 Mainstep仿真環(huán)境，采用調(diào)制波
