[发明专利]一种基于FPGA的小步长实时仿真系统

摘要

本发明提供一种基于FPGA的小步长实时仿真系统，包括大小步长接口模块、顶层控制模块、数据存储模块、元件更新模块和核心计算模块；所述大小步长接口模块与顶层控制模块双向连接，所述顶层控制模块与数据存储模块、元件更新模块、核心计算模块单向连接。本发明提供一种基于FPGA的小步长实时仿真系统，在计算延时和资源消耗方面取得了较好的平衡，很好的保证了小步长混合仿真的正确性和实时性。

主权项

一种基于FPGA的小步长实时仿真系统，其特征在于：所述小步长实时仿真系统包括大小步长接口模块、顶层控制模块、数据存储模块、元件更新模块和核心计算模块；所述大小步长接口模块与顶层控制模块双向连接，所述顶层控制模块与数据存储模块和核心计算模块均连接，所述数据存储模块与元件更新模块单向连接；所述核心计算模块输出节点电压给元件更新模块，所述元件更新模块将更新后的元件信息反馈到核心计算模块；所述数据存储模块包括矩阵存储模块、变量存储模块、元件信息存储模块和矩阵选取模块；所述矩阵存储模块选用Block RAM，用于存储电导矩阵；所述变量存储模块选用寄存器，用于存储节点电压向量与节点电流向量；所述元件信息存储模块用于存储元件的初始状态和更新状态；所述矩阵选取模块用于选取电导矩阵，所述电导矩阵的选取由电路拓扑结构决定，所述电路拓扑结构由开关状态决定，矩阵选取模块以开关状态数组作为输入，输出最大维度为64×64的电导矩阵；所述元件包括SLA元件、STB元件、TB2元件、CICV元件和BRK元件；所述元件更新模块包括SLA元件更新模块、STB元件更新模块、TB2元件更新模块、CICV元件更新模块和BRK元件更新模块；所述SLA元件更新模块、STB元件更新模块、TB2元件更新模块、CICV元件更新模块和BRK元件更新模块分别对SLA元件、STB元件、TB2元件、CICV元件和BRK元件完成更新；所述核心计算模块包括由64个PE单元组成的计算阵列，所述计算阵列通过加法器和乘法器完成GAB×vB和GAA‑1×i(t)all的计算，GAB表示已知电压节点与未知电压节点之间的互导纳矩阵，其最大维度为64×10，vB表示已知电压节点的电压列向量，GAA‑1表示未知电压节点的自导纳矩阵，其最大维度为64×10，i(t)all表示未知电压节点的电流列向量。