实时仿真不受系统规模和结构复杂性的限制,可以加速电力电子系统装置优化与系统控制策略开发的过程,安全、方便的模拟实际系统难以复现的故障,具有良好的经济性、安全性和便利性。随着新型电力电子功率器件(Si C、Ga N)的应用,电力电子变换器的开关频率范围也随之增加至10k～200k Hz,在该条件下,实时仿真步长的要求低于5μs,传统基于CPU的实时仿真器已经难以满足上述仿真步长要求。FPGA具有并行数据处理能力和高速时钟频率,可以实现纳秒级的仿真步长,迅速成为电力电子系统实时仿真器的首选。本文针对传统电力电子系统建模方法存在的问题,研究适用于FPGA的高频化、多开关的电力电子系统实时仿真建模方法,主要完成以下工作:(1)详细分析了基于VCCS模型的电力电子系统中建模方法的具体流程,指出通过迭代求解可以解决VCCS模型带来的隐式方程问题,但是对于多开关电力电子系统,系统矩阵阶数过高使得模型计算量偏大。(2)针对上述问题,本文提出一种解决方法,通过使用无延迟拆分方法,在系统无源器件处对电力电子系统进行拆分,将系统模型拆分为多个独立的子系统,大幅减小了系统矩阵维数,降低了计算量;子系统模型在FPGA中实现时可以并行运行,减小延迟时间;通过建立系统离散模型方程,分析了仿真步长对系统稳定性的影响。(3)以三相电压源型逆变器和NPC三电平逆变器为例,对上述建模方法进行仿真验证。以SPS仿真结果为参考基准,给出了误差曲线,证明了优化后的VCCS模型建模方法的准确性。(4)介绍了基于FPGA的实时仿真平台结构,并利用VHLS工具用高级语言进行编程开发。将三相电压源型逆变器和NPC电路在FPGA中实现。实时仿真输出波形与离线仿真对比,基本相同,且通过资源分析可知,本文提出方法能够减小FPGA资源消耗,具有高效性和经济性。