REAL-TIME simulators do exist and h

REAL-TIME simulators do exist and have been widely
used for the analysis of electromagnetic transients
(EMTs) and testing physical control/protection platforms
[1]–[4]. Existing real-time simulators are based on parallel
processing, where multiprocessors, either general-purpose
processors (GPPs) or digital signal processors (DSPs), or
computer clusters are utilized [5]–[11]. The existing real-time
simulators have limitations on the minimum time-step size, the
frequency bandwidth of the simulation results [12], and the
accuracy of the adopted models. Therefore, their application
are limited, particularly when power electronic-based apparatus
with high switching frequencies are of concern. These
limitations are the main motivation behind the development ofa new field-programmable gate-array (FPGA)-based real-time
simulator [13] which addresses such technical limits/challenges
of real-time simulators based on a new methodology for implementation
of the system equations in a FPGA environment.
The salient feature of the implementation methodology of [13]
is that it maintains the calculation time, within each simulation
time-step, nearly fixed irrespective of the size of the system.
This paper extends the parallel implementation methodology
of [13] to simulate ac machines with a nanosecond range simulation
time-step in an FPGA environment. The proposed implementation
methodology for ac machine models enables the use
of a small simulation time-step, in the range of tens to few hundred
nanoseconds. Based on exploiting the nanosecond range
simulation time-step and the large response time of ac machines,
the proposed method: 1) eliminates the need for predictive-corrective
action for machine electrical and mechanical variables,
2) allows parallel simulation of both the electrical and mechanical
subsystems of the machine, and 3) allows the use of the terminal
voltages calculated at a given time-step to solve the machine’s
variables in the subsequent time-step, without compromising
accuracy or numerical stability of the simulation. Based
on the proposed parallel implementation methodology, a massively
parallel (i.e., having a large number of independent arithmetic
units that operate simultaneously) customized hardware
architecture is designed and implemented on a FPGA.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

จำลองแบบเรียลไทม์ทำอยู่ และได้รับกันอย่างแพร่หลายใช้ในการวิเคราะห์เฉพาะแม่เหล็กไฟฟ้า(EMTs) และการทดสอบการป้องกันทางกายภาพการควบคุมแพลตฟอร์ม[1] – [4] จำลองแบบเรียลไทม์ที่มีอยู่ตามขนานการประมวลผล นี้ การใช้งานทั่วไปตัวประมวลผล (GPPs) หรือตัวประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (Dsp), หรือคลัสเตอร์คอมพิวเตอร์จะใช้ [5] – [11] ที่มีอยู่แบบเรียลไทม์จำลองมีข้อจำกัดในขนาดต่ำสุดเวลาขั้นตอน การถี่ของผลการจำลอง [12], และความถูกต้องของแบบจำลองที่นำมาใช้ ดังนั้น โปรแกรมของพวกเขามีจำกัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพลังงานเครื่องใช้อิเล็กทรอนิกส์ความถี่การสวิตช์สูงมีความกังวล เหล่านี้ข้อจำกัดมีแรงจูงใจหลักหลังพัฒนา ofa ฟิลด์โปรแกรมประตูอาร์เรย์ใหม่ (FPGA) -คะแนนแบบเรียลไทม์จำลอง [13] ซึ่งเน้นดังกล่าวจำกัด/ท้าทายของการจำลองแบบเรียลไทม์ตามวิธีใหม่สำหรับการใช้งานสมการระบบในสภาพแวดล้อมของ FPGAลักษณะเด่นของวิธีการใช้งานของ [13]คือ ว่า มันรักษาเวลาคำนวณ ภายในจำลองแต่ละเวลาขั้น เกือบคงที่โดยไม่คำนึงถึงขนาดของระบบกระดาษนี้ครอบคลุมระเบียบวิธีดำเนินการแบบขนาน[13] เพื่อจำลองเครื่อง ac มีการจำลองช่วงระดับนาโนวินาทีขั้นเวลาในสภาพแวดล้อมของ FPGA การดำเนินการเสนอสำหรับเครื่องรุ่น ac วิธีช่วยให้การใช้ของแบบจำลองขนาดเล็กเวลาขั้น ในช่วงสิบถึงร้อยnanoseconds อิงจาก exploiting ช่วงระดับนาโนวินาทีจำลองขั้นตอนเวลาและเวลาตอบรับขนาดใหญ่เครื่อง acวิธีการนำเสนอ: 1) ไม่ต้องคาดเดาถูกต้องการดำเนินการสำหรับเครื่องไฟฟ้า และเครื่องกลตัวแปร2) ให้จำลองขนานทั้งไฟฟ้า และเครื่องกลระบบย่อยของเครื่อง และ 3) อนุญาตให้ใช้เทอร์มินัลแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดเวลาขั้นตอนการแก้ปัญหาของเครื่องตัวแปรในการเวลาขั้นตอนต่อมา โดยไม่สูญเสียความแม่นยำหรือความมั่นคงเชิงตัวเลขของการจำลอง คะแนนในวิธีการนำเสนอการดำเนินการแบบขนาน ตัวอย่างหนาแน่นขนาน (การมีเลขคณิตอิสระจำนวนมากเช่นหน่วยที่ดำเนินการพร้อมกัน) ปรับแต่งฮาร์ดแวร์สถาปัตยกรรมการออกแบบ และนำมาใช้บน FPGA

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

จำลองเวลาจริงทำอยู่และได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง
ใช้ในการวิเคราะห์ของชั่วคราวแม่เหล็กไฟฟ้า
(ฉุกเฉิน) และการทดสอบ / การควบคุมแพลตฟอร์มป้องกันทางกายภาพ
[1] - [4] ที่มีอยู่จำลองเวลาจริงจะขึ้นอยู่กับคู่ขนาน
การประมวลผลที่มัลติทั้งวัตถุประสงค์ทั่วไป
โปรเซสเซอร์ (GPPS) หรือประมวลผลสัญญาณดิจิตอล (DSPs) หรือ
คอมพิวเตอร์คลัสเตอร์ที่ใช้ [5] - [11] ที่มีอยู่ในเวลาจริง
จำลองมีข้อ จำกัด ในขนาดต่ำสุดเวลาขั้นตอนการ
แบนด์วิดท์ความถี่ของผลการจำลอง [12] และ
ความถูกต้องของแบบจำลองนำ ดังนั้นโปรแกรมของพวกเขา
จะถูก จำกัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีไฟอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตาม
ที่มีความถี่สูงสลับมีความกังวล เหล่านี้
มีข้อ จำกัด ที่เป็นแรงจูงใจหลักที่อยู่เบื้องหลังการพัฒนา Ofa ใหม่ฟิลด์โปรแกรมประตู array (FPGA) -based เวลาจริง
จำลอง [13] ที่อยู่ที่ข้อ จำกัด ทางเทคนิคเช่น / ความท้าทาย
ของการจำลองแบบ real-time ขึ้นอยู่กับวิธีการใหม่สำหรับการดำเนินงาน
ของ สมการระบบในสภาพแวดล้อมที่ FPGA
คุณลักษณะเด่นของวิธีการดำเนินงานของ [13]
คือว่ามันรักษาเวลาในการคำนวณภายในจำลองแต่ละ
ครั้งขั้นตอนเกือบคงที่โดยไม่คำนึงถึงขนาดของระบบ
กระดาษนี้จะขยายวิธีการดำเนินการคู่ขนาน
ของ [13] เพื่อจำลองเครื่อง AC กับช่วงเสี้ยวจำลอง
เวลาขั้นตอนในสภาพแวดล้อม FPGA การดำเนินการเสนอ
วิธีการสำหรับเครื่องรุ่น AC ช่วยให้การใช้งาน
ของการจำลองขนาดเล็กเวลาขั้นตอนในช่วงนับไปไม่กี่ร้อย
นาโนวินาที ขึ้นอยู่กับการใช้ประโยชน์จาก nanosecond ช่วง
จำลองเวลาขั้นตอนและระยะเวลาการตอบสนองที่มีขนาดใหญ่ของเครื่อง AC,
วิธีการเสนอ: 1) ช่วยลดความจำเป็นในการทำนาย-แก้ไข
การดำเนินการสำหรับเครื่องไฟฟ้าและตัวแปรกล
2) ช่วยให้การจำลองแบบขนานของทั้งไฟฟ้าและ วิศวกรรม
ระบบย่อยของตัวเครื่องและ 3) ช่วยให้การใช้งานของขั้ว
แรงดันไฟฟ้าที่คำนวณในขั้นตอนเวลาที่กำหนดในการแก้ปัญหาของเครื่อง
ตัวแปรในเวลาขั้นตอนต่อมาโดยไม่สูญเสีย
ความถูกต้องหรือความมั่นคงเชิงตัวเลขของการจำลอง อ้างอิง
ในการเสนอวิธีการดำเนินการแบบคู่ขนานอย่างหนาแน่น
ขนาน (กล่าวคือมีจำนวนมากของเลขคณิตอิสระ
หน่วยงานที่ดำเนินการพร้อมกัน) ฮาร์ดแวร์ที่กำหนดเอง
สถาปัตยกรรมการออกแบบและดำเนินการใน FPGA

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การจำลองแบบเรียลไทม์ทำอยู่และได้รับอย่างกว้างขวางใช้สำหรับการวิเคราะห์สนามแม่เหล็กไฟฟ้าชั่วคราว( ฉุกเฉิน ) และการทดสอบควบคุม / ป้องกันทางกายภาพแพลตฟอร์ม[ 1 ] - [ 4 ] การจำลองแบบที่มีอยู่ตามขนานการประมวลผลที่มัลติโปรเซสเซอร์ทั้งเอนกประสงค์โปรเซสเซอร์ ( GPPS ) หรือตัวประมวลผลสัญญาณแบบดิจิตอล ( dsps ) หรือกลุ่มคอมพิวเตอร์ที่ใช้ [ 5 ] - [ 11 ] ที่มีอยู่ในแบบเรียลไทม์จำลองมีข้อจำกัดน้อยที่สุดเวลาขั้นตอนขนาดแบนด์วิดธ์ความถี่ของการจำลองผล [ 12 ] และความถูกต้องของการใช้โมเดล ดังนั้น การใช้ของพวกเขาจะถูก จำกัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์เครื่องมือกับความถี่สูงเปลี่ยนเป็นกังวล เหล่านี้ข้อ จำกัด เป็นแรงจูงใจสำคัญของการพัฒนาโปรแกรมใหม่หลังสนาม Gate Array ( FPGA ) - ตามแบบเรียลไทม์จำลอง [ 13 ] ที่อยู่ความท้าทายดังกล่าว จำกัด เทคนิคในการจำลองแบบเรียลไทม์จากวิธีการใหม่ในการใช้ของสมการระบบในสภาพแวดล้อม FPGAคุณลักษณะเด่นของการใช้วิธีการ [ 13 ]คือว่ามันยังคงคำนวณเวลา ภายในแต่ละจำลองขั้นตอนเวลาเกือบถาวรโดยไม่คำนึงถึงขนาดของระบบกระดาษนี้จะขยายวิธีการปฏิบัติแบบขนาน[ 13 ] เพื่อจำลองเครื่อง AC ด้วยเวลาเสี้ยววินาทีช่วงการจำลองขั้นตอนเวลาในสภาพแวดล้อม FPGA การเสนอวิธีการสำหรับรุ่นเครื่อง AC ช่วยให้ใช้ขั้นตอนเวลาจำลองขนาดเล็ก ในช่วงไม่กี่สิบร้อยนาโนวินาที . ขึ้นอยู่กับการใช้ประโยชน์จากช่วงนาโนเซคคั่นขั้นตอนการจำลองขนาดใหญ่เวลาและเวลาการตอบสนองของเครื่อง AC ,วิธีที่เสนอ : 1 ) ลดความต้องการเพื่อแก้ไขการกระทำตัวแปรไฟฟ้า และเครื่องกล เครื่องจักร2 ) ช่วยให้การจำลองแบบขนานของทั้ง ไฟฟ้า และเครื่องกลส่วนประกอบของเครื่องจักร และ 3 ) อนุญาตให้ใช้เทอร์มินัลแรงดันไฟฟ้าได้ในเวลาที่กำหนดขั้นตอนการแก้ปัญหาของเครื่องจักรตัวแปรในเวลาต่อมาขั้นตอนโดยไม่มีการประนีประนอมความถูกต้องหรือเสถียรภาพเชิงตัวเลขของแบบจำลอง . ตามในการนำเสนออย่างหนาแน่นขนานโดยขนาน ( เช่น มีจำนวนมากของค่าอิสระหน่วยที่ใช้งานพร้อมกัน ) ฮาร์ดแวร์เองสถาปัตยกรรมออกแบบและสร้างวงจรบน FPGA