2.3數(shù)值積分方法

電力電子系統(tǒng)仿真涉及到大量的微分方程，選擇合適的數(shù)值積分方法對(duì)這些微分方程進(jìn)行求解至關(guān)重要。數(shù)值積分方法按不同類型可以分為單步法和多步法、顯式和隱式、定步長(zhǎng)和變步長(zhǎng)。如前所述，實(shí)時(shí)仿真只能采用定步長(zhǎng)方法，隱式算法穩(wěn)定性較好但需要進(jìn)行迭代計(jì)算，實(shí)時(shí)仿真時(shí)較少應(yīng)用，所以一般在實(shí)時(shí)仿真都采用定步長(zhǎng)的顯式算法。較常用的數(shù)值積分方法有歐拉法和龍格庫(kù)塔法。但由于電力電子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型大多數(shù)情況下都屬于“剛性方程”，容易出現(xiàn)數(shù)值不穩(wěn)定問(wèn)題，當(dāng)采用常規(guī)顯式算法出現(xiàn)數(shù)值振蕩時(shí)，可考慮采用穩(wěn)定性較好的梯形法、Gear法等隱式算法?？傊?，不同的數(shù)值積分方法具有不同的穩(wěn)定域和解算精度，仿真步長(zhǎng)的選擇也與之相關(guān)，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的仿真步長(zhǎng)與數(shù)值積分方法，保證仿真的數(shù)值穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性和仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3結(jié)語(yǔ)

本文從建模技術(shù)以及實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)、開關(guān)延遲問(wèn)題、數(shù)值積分方法等關(guān)鍵技術(shù)方面對(duì)電力電子系統(tǒng)硬件在回路半實(shí)物仿真系統(tǒng)構(gòu)建進(jìn)行了探討，可以得出以下結(jié)論：

(1)對(duì)于電力電子系統(tǒng)建模技術(shù)，詳細(xì)模型、理想開關(guān)模型、平均模型3種方法的模型復(fù)雜程度由高到低，而實(shí)時(shí)性卻是由低到高，可根據(jù)不同層次的仿真需要進(jìn)行選擇。其中，理想開關(guān)模型對(duì)于系統(tǒng)級(jí)實(shí)時(shí)仿真來(lái)說(shuō)最為合適。

(2)實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)半實(shí)物仿真的重要基礎(chǔ)和技術(shù)保障，可根據(jù)仿真系統(tǒng)的應(yīng)用范圍、規(guī)模、成本、可靠性要求等多方面綜合選擇。

(3)開關(guān)延遲問(wèn)題是定步長(zhǎng)實(shí)時(shí)仿真中的特殊問(wèn)題，在一定條件下可以通過(guò)各種補(bǔ)償算法得到較好的解決，但無(wú)法從根本上解決。FPGA技術(shù)在實(shí)時(shí)仿真領(lǐng)域的應(yīng)用可以徹底解決這一問(wèn)題，應(yīng)用前景十分廣闊。

(4)為保證實(shí)時(shí)仿真的數(shù)值穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性和仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，綜合考慮仿真步長(zhǎng)與數(shù)值積分方法的選擇至關(guān)重要。