[发明专利]一种基于FPGA的电力电子仿真系统及方法

权利要求书

1.一种基于现场可编程门阵列FPGA的电力电子仿真方法，应用于电力电子系统仿真，其特征在于，所述基于FPGA的电力电子仿真方法包含以下步骤：

将所述电力电子系统的电路模型下载到FPGA模块中；

联立所述电路模型中每个节点的电压电流方程得到所述电力电子系统的导纳矩阵；其中，所述导纳矩阵的维度不随所述电力电子系统的电路中开关状态的改变而改变；

若所述电力电子系统的电路模型中的开关状态发生变化，则更新所述导纳矩阵中与状态改变的开关对应的参数；

根据更新的导纳矩阵，解算所述电力电子系统的电路模型中的状态参数，对所述电力电子系统进行仿真。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的电力电子仿真方法，其特征在于，在联立所述电路模型中每个节点的电压电流方程得到所述电力电子系统的导纳矩阵的步骤中，

采用改进的结点法对所述电力电子系统的电路模型进行解算，解析带有固定电压源、电流源电路的每个节点的电压、支路电流，建立系统方程以及所述导纳矩阵。

3.根据权利要求1所述的基于FPGA的电力电子仿真方法，其特征在于，在将所述电力电子系统的电路模型下载到FPGA模块中的步骤中，

将所述电力电子系统的电路模型划分为N个电路子模型，并分别下载到N个FPGA模块中；其中，N为大于1的自然数，相邻两个FPGA模块通过信号级信号耦合链接；

在联立所述电路模型中每个节点的电压电流方程得到所述电力电子系统的导纳矩阵的步骤中，

获取N个子导纳矩阵；其中，所述N个子导纳矩阵与N个电路子模型一一对应；

若所述电力电子系统的电路模型中的开关状态发生变化，则更新所述导纳矩阵中与状态改变的开关对应的参数的步骤中，

若所述电路子模型中的开关状态发生变化，则更新该电路子模型的子导纳矩阵中状态改变的开关对应的参数；

在所述根据更新的导纳矩阵，通过解算所述电力电子系统的电路中的状态参数，对所述电力电子系统进行仿真的步骤中，

根据更新的子导纳矩阵，解算所述电力电子系统的电路模型中的状态参数，对所述电力电子系统进行仿真。

4.根据权利要求3所述的基于FPGA的电力电子仿真方法，其特征在于，相邻两个FPGA模块通过电感耦合链接。

5.根据权利要求4所述的基于FPGA的电力电子仿真方法，其特征在于，在联立所述电路模型中每个节点的电压电流方程得到所述电力电子系统的导纳矩阵的步骤中，

对每相邻两个FPGA模块之间的电感进行离散化处理。

6.一种基于现场可编程门阵列FPGA的电力电子仿真系统，应用于电力电子系统仿真，其特征在于，包含：上位机与FPGA模块；

所述上位机与所述FPGA模块连接；

所述上位机包含模型建立模块与下载模块；所述模型建立模块与所述下载模块连接；

所述模型建立模块，用于建立所述电力电子系统的电路模型，通过所述下载模块将所述电路模型下载到所述FPGA模块中；

所述FPGA模块包含解算子模块与判断子模块；

所述解算子模块，用于联立所述电路模型中每个节点的电压电流方程得到所述电力电子系统的导纳矩阵；其中，所述导纳矩阵的维度不随所述电力电子系统的电路中开关状态的改变而改变；

所述判断子模块，用于判断所述电力电子系统的电路模型中的开关状态是否发生变化；若是，则触发所述解算模块更新所述导纳矩阵中与状态改变的开关对应的参数；

所述解算子模块，还用于根据更新的导纳矩阵，解算所述电力电子系统的电路模型中的状态参数，对所述电力电子系统进行仿真。