AI时代数据中心固态变压器SST实时仿真测试方案

固态变压器（SST）是数据中心供电架构演进中的高阶技术方向（UPS→HVDC→巴拿马电源→SST），以**效率、高度集成及多能源枢纽能力为核心优势，通过高频隔离电力电子技术实现中压直流/交流接口，可无缝接入风光储氢等分布式能源，构建智能直流微电网。因此，在AIDC高功率密度趋势下，SST的效率与空间优势潜力显著，未来有望推动数据中心向零碳化、智能微电网演进。

上述固态变压器系统采用的是级联H桥+多个高频DC-DC拓扑结构，考虑级联H桥规模扩展与DC-DC高频隔离传输的双重复杂性，传统实时仿真方法面临三大核心挑战：

面对这些仿真技术挑战，远宽能源针对性地提出了创新的解决方案：通过多仿真器并行架构与高频DC-DC精准建模技术相结合，既破解了单台设备仿真复杂系统的算力瓶颈，又实现了高频信号的高精度还原，能够适配10kV/35kV等不同电压等级下的固态变压器系统仿真测试。

如下图所示，该方案通过将固态变压器系统解耦为级联H桥整流级与高频DAB单元组，分别下载至两台仿真器：仿真器A运行级联H桥模型（以受控电流源替代DAB，反馈每个子模块电容电压），仿真器B运行高频DAB模型（以受控电压源替代H桥，反馈每个DAB单元直流电流）；双方通过高速Fiberlink光纤实现电压/电流信号的微秒级交互，并依托专用时钟同步线确保两台仿真设备时钟同步，构建高保真固态变压器控制器硬件在环测试平台。

方案优势：

以10kV交流电网输入、直流侧800V输出的固态变压器（SST）系统为例（含每相6级共18个H桥模块与18个100kHz高频DAB单元），通过分割仿真方案（级联H桥与高频DAB分载独立仿真器+互馈信号建模）实现实时仿真。

MT 1090作为SST实验系统的控制器，实时运行最近电平调制算法和DAB移相控制算法，由光纤实时采集各子模块电容电压信号，计算并生成对应的 PWM 驱动信号和移相角指令，再通过高速光纤链路发送至仿真器，驱动对应H桥子模块开关与 DAB 单元的相位调节，在闭环反馈中保障高压侧电压平衡与低压侧 800V 输出稳定。

如下为实时仿真与离线仿真结果比对波形情况。

实验现场图

实时仿真得到的网侧三相电压与三相电流的波形幅值与质量均与Simulink离线仿真结果吻合，验证了该方法的固态变压器系统实时仿真方案可行性与结果正确性。

网侧电压电流（Simulink离线仿真结果）

网侧电压电流（实时仿真结果）

实时仿真得到的A相各子模块电容电压波形、纹波及平衡特性，与Simulink离线仿真结果吻合，验证了固态变压器系统及其等效分割方法在实时环境下的正确性。

A相子模块电压（Simulink离线仿真结果）

A相子模块电压（实时仿真结果）

DAB采用双移相控制，实时仿真电流波形、幅值与拐点与simulink离线仿真均基本一致。

DAB电感电流 （离线）

DAB电感电流 （实时） 动图

实时仿真电容电压稳定在800V左右，与离线仿真结果基本一致。

负载电容电压（Simulink离线仿真结果）

负载电容电压（实时仿真结果）

以上测试结果表明，远宽能源的解决方案精准契合固态变压器类型系统的实时仿真诉求，多仿真器并行架构实现的低延迟数据交互与高频DAB模型达成的高精度仿真表现，与离线仿真结果高度吻合，为数据中心供电系统、中压交直流配网、光储充一体化电站及智能微电网等前沿系统的研发验证与工程部署提供了高可靠性的测试仿真平台。