混合实时仿真系统中PWM脉冲宽度误差的建模与稳定性研究

本文主要探讨了在电力自动化设备中，特别是在混合实时仿真技术广泛应用的电力电子领域，如何处理并网逆变器在CHIL（控制器硬件在环）仿真系统中的PWM脉冲宽度误差问题。混合实时仿真技术，尤其是HIL（硬件在环）仿真，对于电能转换、新能源并网和电力系统研究至关重要，然而，CHIL系统中存在的数据延迟和PWM采样误差成为了影响系统稳定性和仿真精度的关键因素。 在CHIL系统中，数字仿真器的采样环节产生的PWM脉冲宽度误差会导致逆变器模型的开关行为出现延时，这对那些对带宽和开关频率有高要求的仿真模型来说，影响显著。目前，抑制这类误差的主要策略包括硬件优化（如选择高性能A/D转换器和具备相位补偿功能的设备）和软件处理（如开关处理算法）。然而，这些方法要么增加成本，要么增加仿真运算负担，限制了在实时仿真环境中的可行性。 本文以并网逆变器闭环控制系统为例，提出了一种利用相平面法来建立更接近实际的混合仿真模型。相平面法是一种非线性系统分析的有效工具，通过图解方法能够直观地分析系统的动态性能和稳态特性，克服了传统线性分析方法在处理非线性系统的局限性。作者构建的模型旨在更准确地模拟实际逆变器的行为，从而提高仿真系统的稳定性和精度。 通过建立的仿真模型，作者验证了所提出的建模方法和稳定性分析方法的有效性。这不仅有助于改进现有CHIL仿真系统的性能，也为电力电子装置的测试和控制性能评估提供了更为精确的平台，对于提升电力系统整体的可靠性具有重要意义。 本文的研究工作填补了关于CHIL仿真系统中PWM脉冲宽度误差精确数学模型的空白，为改善电力电子装置的混合实时仿真提供了重要的理论支持和技术手段，对于推动电力自动化设备的进一步发展具有积极的推动作用。