应用于级联STATCOM的高精度低成本全FPGA实时仿真模型研究

摘要

针对级联静止无功补偿器(STATCOM),提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高精度低成本实时仿真模型.为减小步长,提高仿真精度,提出一种改进开关函数法,将仿真模型分为非线性开关部分和线性电路部分,简化仿真模型,减少仿真计算量.通过计算开关网络外电路电压及比较逻辑得到端口电压,实现H桥死区模式下的仿真,提高模型仿真的精度与实用性.通过实时检测H桥状态,确保二极管单向导电,保证仿真正确性.为了兼顾硬件资源消耗和仿真计算速度,在设计实现上采用串并行结合,以及深度流水线技术.每相12个级联H桥STATCOM实时仿真模型只需一片Cyclone Ⅳ EP4CE115即可实现,仿真步长可达到0.85μs.Simulink/PSIM仿真和实际功率电路实验结果均验证了所提出的实时仿真的有效性.