基于CPU-FPGA异构平台的虚拟同步并网逆变器实时仿真算法设计

作者：吴盼; 汪可友^*; 徐晋; 李国杰

来源：电力系统保护与控制, 2020, 48(14): 85-94.

DOI：10.19783/j.cnki.pspc.190989

• 并网逆变器系统
• 实时仿真
• 虚拟同步控制
• 电磁暂态仿真算法
• 现场可编程门阵列

随着电力系统中电力电子器件的广泛应用,对于小步长(≤2μs)电磁暂态实时仿真的需求逐渐增加。此时,单独依靠CPU已难以满足其要求,转而结合现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)来实现是一大趋势。搭建了适用于虚拟同步并网逆变器系统实时仿真的CPU-FPGA异构计算平台。其中,FPGA电路部分采用优化EMTP (Electro-Magnetic Transient Program)流程实现,综合利用恒导纳开关建模、支路拆分并行处理及矩阵化流程计算来优化仿真实时性能。CPU控制部分采用虚拟同步控制,并设计了与FPGA异步通信的数据交互接口。最后,针对该并网逆变器系统进行小步长实时仿真,与Simulink离线仿真结果相对比,同时分析平台实时性能与FPGA上资源消耗,验证了基于所提平台实现虚拟同步并网逆变器系统实时仿真的准确性与有效性。

• 单位
  上海交通大学; 电力传输与功率变换控制教育部重点实验室