【摘 要】
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分布式电源的广泛接入使得有源配电网的动态特性愈发复杂，多样化的设备模型和日趋庞大的网络规模对有源配电网实时仿真提出了更高要求。基于现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，FPGA)的有源配电网实时仿真器具有成本低、体积小、可重构度高、易于扩展等优点，在实时仿真领域得到了广泛应用。核心解算器是模块化实时仿真器中的重要组成部分，作用是在仿真的每个步长内求解节点
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分布式电源的广泛接入使得有源配电网的动态特性愈发复杂，多样化的设备模型和日趋庞大的网络规模对有源配电网实时仿真提出了更高要求。基于现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，FPGA)的有源配电网实时仿真器具有成本低、体积小、可重构度高、易于扩展等优点，在实时仿真领域得到了广泛应用。核心解算器是模块化实时仿真器中的重要组成部分，作用是在仿真的每个步长内求解节点方程，其计算速度、计算精度及资源消耗情况对仿真器的整体性能有较大影响。本文在充分考虑FPGA硬件特点的基础上，提出了基于FPGA的有源配电网实时仿真核心解算器并行设计，提高了仿真计算效率。主要工作如下：
1)确定了基于LDU分解算法的解算器设计框架，提出了系统级-单元级-底层并行的核心解算器多层级并行架构设计思路，充分挖掘核心解算器可并行特性；
2)提出了基于FPGA的有源配电网实时仿真核心解算器的细粒度设计方法。基于LDU分解算法，采用单元级并行和底层并行的设计架构，整体分为离线预处理过程和在线求解过程，充分利用FPGA的固有并行特性，提高了核心解算器的计算效率；
3)提出了基于FPGA的有源配电网实时仿真核心解算器并行设计方法。在核心解算器细粒度设计的基础上，加入了系统级并行设计架构，采用图分割方法将系统划分为多个子系统在解算器内并行求解，进一步提升了核心解算器的计算效率；
4)选取典型配电网算例对本文提出的核心解算器细粒度设计方法和并行设计方法进行仿真测试，通过对核心解算器仿真规模和求解速度的分析，以及与商业仿真软件PSCAD/EMTDC的仿真结果对比，充分验证了设计方案的正确性和有效性。
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