基于事件驱动与数据协同的电力电子混杂系统硬件在环仿真研究
批准号:
52207209
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
20.0 万元
负责人:
曾洋斌
依托单位:
学科分类:
电力电子学
结题年份:
2024
批准年份:
2022
项目状态:
已结题
项目参与者:
曾洋斌
中文摘要
硬件在环仿真已成为电力电子系统设计与验证的基础工具,但难以跨越多个时间尺度精确表征大规模电力电子混杂系统开关瞬态和系统暂态动力学行为。为了解决此问题,本项目拟开展基于事件驱动与数据协同的电力电子混杂系统硬件在环仿真关键技术研究。首先开展基于离散状态事件驱动机制的混合步长硬件在环仿真方法研究;其次开展同步周期数据协同实时硬件在环仿真关键技术研究,包括事件预测实时采样、自适应混合步长积分算法、解耦并行多速率仿真和自恢复容错方法,以提高仿真速度和精度;最后开展异步周期数据协同准实时硬件在环仿真关键技术研究,包括异步周期数据协同的时序控制方法和软硬件虚/实时间比值自适应调节技术,以扩大仿真规模和表征亚微秒时间尺度的特征。本项目预期研究成果将使仿真速度不再受限于仿真步长,能够自适应调节仿真精度,为硬件在环仿真跨越多个时间尺度精确表征大规模电力电子混杂系统动力学行为提供理论基础和关键方法。
英文摘要
Hardware-in-the-loop simulation has become a basic tool for the design and verification of power electronic systems, but it is difficult to characterize accurate dynamic behavior of switching transients and system transients of large-scale power electronic hybrid system across multiple timescales. In order to solve this problem, this project intends to carry out research on the key technology of hardware-in-the-loop simulation of power electronic hybrid systems based on the event driven and data collaboration. Firstly, it is researched that the hybrid time-step hardware-in-the-loop simulation method based on discrete state event driven framework. Secondly, the key technologies of synchronous period data collaboration real-time hardware-in-the-loop simulation are researched, including event detection real-time sampling, self-adapting hybrid time-step integral algorithm, decoupled parallel multi-rate simulation and self-recovery fault-tolerant interactive method, to improve the speed and accuracy of hardware-in-the-loop simulation. Finally, the key technologies of asynchronous period data collaboration quasi-real-time hardware-in-the-loop simulation are researched, including timing sequence control method of asynchronous period data collaboration, and adaptive adjustment technique of virtual/real time ratio for software and hardware, to increase the simulation scales and characterize sub-microsecond timescale characteristics. The expected research results of this project will make the simulation speed no longer limited by the simulation time-step, and can adjust simulation accuracy adaptively, and provide theoretical foundation and key method for hardware-in-the-loop simulation that accurately characterizes multi-time-scales dynamic behaviors of large-scale power electronic hybrid systems.
电力电子系统硬件在环仿真作为设计、调试和验证控制策略和代码的安全高效技术工具,受到混杂特性引发的多时间尺度特征影响,难以同时精确表征电力电子混杂系统的开关瞬态和系统暂态行为。本项目基于离散状态事件驱动仿真与软硬件数据交互机制,研究了其关键技术并提出解决方案,主要研究结果包括:.(1)提出了基于离散状态事件驱动的混合步长硬件在环仿真方法,将变步长仿真和定步长控制相结合,构成混合步长仿真机制,包括同步周期事件预测采样方法和混合步长积分算法,从而缓解仿真速度和精度的天然矛盾。(2)提出了基于软硬件数据协同策略的自恢复容错运行方法,包括时序同步性实时检测方法和自恢复容错原理,以解决软件与硬件之间通信故障导致的仿真波形畸变问题。(3)提出了基于数据交互事件同步的硬件在环仿真方法,包括虚拟时速调节方法和事件同步数据交互策略,以扩大仿真规模及其表征的时间尺度。(4)提出了多时间尺度实时数字映射方法,以利用硬件在环实时仿真实现电力电子系统运行状态的实时监测。.本项目从硬件在环仿真的步长运行机制入手,提出了一系列基于事件驱动与数据协同的电力电子混杂系统硬件在环仿真算法、运行机制和数据交互策略等,有助于提升硬件在环仿真速度、缓解步长限制、自适应调节精度、扩大系统规模以及实现状态变量的实时监测,为跨多时间尺度精确表征大规模电力电子系统提供理论基础和关键方法,进而形成具有国产化工业软件的硬件在环仿真系统。
基于分布式数字孪生技术的电力电子系
统多时间尺度动力学特性分析
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2025
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负责人:曾洋斌
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依托单位:
国内基金
海外基金