基于FPGA的含非线性磁耦合元件铁路无线电能传输隐式-显式实时仿真求解器
系统与控制
2023-11-14 v1 系统与控制
摘要
铁路无线电能传输（WPT）是一种有前景的非接触式供电方案，但构建原型用于控制器测试可能成本高且不安全。实时硬件在环仿真是一种有效且安全的测试工具，但由于非线性磁耦合元件的持续变化，仿真铁路WPT系统的动态充电过程具有挑战性。为应对该挑战，我们提出了一种基于FPGA的半步隐式-显式（IMEX）仿真求解器。所提求解器采用IMEX算法分别求解系统的分段线性与非线性部分，使FPGA能够在实现高数值稳定性的同时求解非线性元件。此外，我们将一个完整的积分步分为两个半步以减少计算时延。我们提出的方法为铁路WPT系统的实时仿真提供了一种有前景的方案。我们方法的新颖之处在于使用IMEX算法和半步积分法，显著提高了仿真的精度与效率。我们的仿真与实验证明了该求解器的有效性与准确性，为仿真和优化含非线性磁耦合元件的铁路WPT系统提供了新途径。
引用
@article{arxiv.2310.18085,
title = {FPGA-Based Implicit-Explicit Real-time Simulation Solver for Railway Wireless Power Transfer with Nonlinear Magnetic Coupling Components},
author = {Han Xu and Yangbin Zeng and Jialin Zheng and Kainan Chen and Weicheng Liu and Zhengming Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.18085},
year = {2023}
}