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StarSim RonRoff Solver

StarSim RonRoff Solver 是上海远宽能源自主研发用于高开关频率系统的实时仿真的最新FPGA电路Solver产品。


随着电力电子开关器件工作频率的提升,LC建模方法下把开关等效的电感和电容带来的开关状态切换时的能量损耗问题对电路仿真结果的影响逐渐明显。StarSim RonRoff Solver对高速开关器件采用RonRoff建模,提高了20kHz以上开关频率场景的仿真精度。


RonRoff建模的核心思想是在开关导通时将开关等效为数值很小的电阻,在开关关断时将开关等效为数值很大的电阻,如下图所示。

 

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优势

RonRoff建模的优点是开关更加理想化,不会有开关LC建模时由于需要频繁给电感或电容充电带来的能量损耗;同时电力电子开关本身电压波形也更接近经典离线仿真软件里的方波波形。

 

LC和RonRoff混合建模



开关RonRoff建模方式的挑战在于每一种不同的RonRoff开关状态组合对应着不同的电路系数矩阵,而由于实际硬件能力的限制,FPGA上只有能力切换一定个数的系数矩阵。为此我们可以采用LC和RonRoff混合建模的方式来解决这个问题;即开关关断次数少的,如二极管整流桥或一些低开关频率的拓扑还是采用经典的 LC Solver的方式来建模,对于高开关频率的变流桥才采用RonRoff的方式来建模,这样可以减少实时仿真时需要预先存储的系数矩阵的个数。


算法准确性

50kHz 有源滤波系统(APF)验证


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如上图所示典型APF拓扑, IGBT两电平变流桥的开关频率为50kHz,经典的LC Solver由于过高的开关损耗,很难较好的处理。利用最新的StarSim仿真技术,我们可以对如上系统采用混合建模的方式,二极管整流桥采用LC建模,受50kHz PWM频率驱动的IGBT二电平变流桥采用RonRoff方式建模。


如下的第一个图是Simulink离线仿真和RonRoff和LC混合建模的离线仿真对比图。可以看出,不管是在稳态运行还是在暂态下,两者的仿真结果具有非常高的一致性。


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下图为实时仿真测试波形,可以看出StarSim RonRoff Solver在50kHz的高开关频率下优异的实测结果!



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