ICS01.040.29CCSA01團(tuán) 體 標(biāo) 準(zhǔn)T/EPTC008—2025功率型硬件在環(huán)仿真術(shù)語Powerhardwarein-the-loopsimulation—Terminology2025-12-10發(fā)布 2026-01-01實(shí)施中關(guān)村智能電力產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟??發(fā)布T/EPTC008T/EPTC008—2025PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANII目 次前言 II范圍 1規(guī)范性引用文件 1一般術(shù)語 1基本術(shù)語 1硬件在環(huán) 1接口裝置術(shù)語 2通用接口裝置 2四象限功率放大器接口裝置 2接口算法術(shù)語 5接口算法 5接口模型 6附錄A（規(guī)范性） 功率型硬件在環(huán)仿真示意 7附錄B（規(guī)范性） 四象限功率放大器類型 8四象限功率放大器分類 8開關(guān)功率放大器 8線性功率放大器 8線性-開關(guān)混合型功率放大器 9附錄C（規(guī)范性） 接口裝置響應(yīng)延時(shí)示意 10附錄D（規(guī)范性） 功率型硬件在環(huán)仿真接口算法 11接口算法分類 11理想變壓器算法（ITM） 11傳輸線解耦法（TLM） 12部分電路復(fù)制法（PCD） 12時(shí)變一階線性近似法（TFA） 13阻尼阻抗算法（DIM） 14參考文獻(xiàn) 15前 言本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這些專利的責(zé)任。本文件由中關(guān)村智能電力產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟提出并歸口。本文件為首次發(fā)布。T/EPTC008T/EPTC008—2025PAGEPAGE1功率型硬件在環(huán)仿真術(shù)語范圍本文件規(guī)定了功率型硬件在環(huán)仿真技術(shù)及其接口裝置、接口算法的術(shù)語和定義。規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。一般術(shù)語3.1.1實(shí)時(shí)數(shù)字仿真 realtimedigitalsimulation與自然世界實(shí)際物理過程推進(jìn)速度一致的數(shù)字仿真。[來源：GB/T40601—2021，3.1]3.1.2實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器 realtimedigitalsimulator具備實(shí)時(shí)數(shù)字仿真能力的計(jì)算硬件與軟件的總稱。[來源：GB/T40605—2021，3.3]3.1.3實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型 realtimedigitalsimulationmodel在實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器中搭建的數(shù)字仿真模型。3.1.4被測(cè)物理裝置 hardwareundertest,HUT硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)中真實(shí)的被測(cè)裝置。注：根據(jù)硬件在環(huán)仿真類型的不同，被測(cè)物理裝置可以是動(dòng)態(tài)模擬裝置、控制保護(hù)裝置、負(fù)載等。3.1.5動(dòng)態(tài)模擬裝置 physicaldynamicsimulationdevice滿足等慣性時(shí)間常數(shù)，按照相似性原理搭建，可真實(shí)模擬大功率原型設(shè)備物理特性的低壓試驗(yàn)裝置。3.1.6控制保護(hù)裝置 controlandprotectionphysicaldevice實(shí)時(shí)采集電氣量并經(jīng)過分析處理后對(duì)電力系統(tǒng)中的元件執(zhí)行控制或保護(hù)功能的二次自動(dòng)化裝置。3.2.1硬件在環(huán)仿真 hardwareintheloopsimulation,HIL數(shù)?；旌戏抡?digital-analoghybridsimulation半實(shí)物仿真[來源：GB/T40601—2021，3.5，有修改]3.2.2功率型硬件在環(huán)仿真 powerhardwareintheloopsimulation,PHIL建立電氣上的聯(lián)系，使得二者之間存在真實(shí)量級(jí)的功率交換，見附圖A.1。3.2.3控制型硬件在環(huán)仿真 controlhardwareintheloopsimulation,CHIL3.2.4快速控制原型仿真 rapidcontrolprototypesimulation,RCP（硬件在環(huán)仿真接口 interfaceofpowerhardwareintheloopsimulation數(shù)?；旌戏抡娼涌?interfaceofdigital-analogsimulation[來源：GB/T40605—2021，3.4，有修改]3.2.6數(shù)字側(cè) digitalside硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)中基于實(shí)時(shí)數(shù)字仿真模型模擬物理系統(tǒng)的部分。3.2.7物理側(cè) physicalside硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)中由被測(cè)物理裝置構(gòu)成的部分。接口裝置術(shù)語4.1.1接口裝置 interfacedevice用于連接數(shù)字側(cè)和物理側(cè)，實(shí)現(xiàn)兩側(cè)不同大小電壓/電流采集、測(cè)量、匯集、轉(zhuǎn)換、通信、保護(hù)等數(shù)據(jù)輸入/輸出交互的裝置。4.1.2測(cè)量單元 measurementunit功率型硬件在環(huán)仿真接口裝置中負(fù)責(zé)數(shù)字側(cè)、物理側(cè)信號(hào)采集、測(cè)量和匯集的單元。4.1.3通信單元 communicationunit功率型硬件在環(huán)仿真接口裝置中負(fù)責(zé)與實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器進(jìn)行信息通信的單元。4.1.4控制單元 controlunit功率型硬件在環(huán)仿真接口裝置中負(fù)責(zé)環(huán)路控制、信號(hào)放大、功率傳輸?shù)群诵目刂频膯卧?.1.5保護(hù)單元 protectionunit功率型硬件在環(huán)仿真接口裝置中負(fù)責(zé)過壓、過流、過溫等故障保護(hù)判斷與指令執(zhí)行的單元。4.1.6轉(zhuǎn)換單元 conversionunit功率型硬件在環(huán)仿真接口裝置中負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)字量和模擬量相互轉(zhuǎn)換的接口板卡單元。4.1.7隔離變壓器 powertransformer功率型硬件在環(huán)仿真接口裝置中與供電電源側(cè)隔離連接的變壓器。四象限功率放大器接口裝置T/EPTC008—T/EPTC008—20254.2.1PAGEPAGE3四象限運(yùn)行 fourquadrantoperation功率放大器或電力電子設(shè)備在有功-無功坐標(biāo)系中可獨(dú)立運(yùn)行于四個(gè)象限（吸收有功功率、發(fā)出有功功率、發(fā)出感性無功功率、發(fā)出容性無功功率），實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)。4.2.2四象限功率放大器 fourquadrantpoweramplifier4.2.3電壓型功率放大器 voltagetypepoweramplifier輸出跟蹤電壓指令的功率放大器。4.2.4電流型功率放大器 currenttypepoweramplifier輸出跟蹤電流指令的功率放大器。4.2.5開關(guān)型功率放大器 switchingpoweramplifier4.2.6線性功率放大器 linearpoweramplifier（線性-開關(guān)混合型功率放大器 linear-switchhybridpoweramplifier4.2.8最大輸出電壓 maximumoutputvoltage四象限功率放大器在安全工作條件下，輸出連接物理側(cè)的端口電壓峰峰值。4.2.9輸出功率 outputpower四象限功率放大器輸出電壓、電流有效值的乘積，通常以VA為單位。4.2.10輸入功率 inputpower四象限功率放大器輸入電壓、電流有效值的乘積，通常以VA為單位。4.2.11輸出效率 outputefficiency4.2.12回饋效率 feedbackefficiency4.2.13輸入量 input四象限功率放大器的輸入端口所接收到來自功率型硬件在環(huán)仿真數(shù)字側(cè)的數(shù)字量或模擬量。4.2.14輸出量 output四象限功率放大器輸出至物理側(cè)動(dòng)態(tài)模擬裝置的電氣量。T/EPTC008—T/EPTC008—20254.2.15PAGEPAGE4響應(yīng)延時(shí) responsedelay四象限功率放大器輸入信號(hào)從階躍時(shí)刻t1開始，至輸出量第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)輸出值10%的時(shí)刻t2為止的時(shí)間間隔，即t2-t1，不同時(shí)刻物理意義詳見附圖C.1。4.2.16輸入輸出延時(shí) input/outputdelay四象限功率放大器輸入信號(hào)從階躍時(shí)刻t1開始，至輸出量第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)輸出值90%的時(shí)刻t3為止的時(shí)間間隔，即t3-t1，不同時(shí)刻物理意義詳見附圖C.1。4.2.17壓擺率 slewrate，SRU*10t2U*9%時(shí)刻tdV/t1，單位V/μs，不同時(shí)刻物理意義詳見附圖C.1。式中：

SR90%10%UNt3t2

（1）t2——輸出響應(yīng)第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)輸出值10%的時(shí)刻；t3——輸出響應(yīng)第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)輸出值90%的時(shí)刻。4.2.18負(fù)載調(diào)整率 loadregulation，LR（（電壓或電流因負(fù)載變化而產(chǎn)生的注：輸入電壓為額定值，輸出電流取最小值，記錄最小負(fù)載量的輸出電壓U1；調(diào)節(jié)負(fù)載為50%Pe，記錄對(duì)應(yīng)的輸出電壓U0;調(diào)節(jié)負(fù)載為Pe，記錄對(duì)應(yīng)的輸出電壓U2;負(fù)載調(diào)整率計(jì)算見公式（2）。式中：

LRUU0*100%U0

（2）0——調(diào)節(jié)負(fù)載為5%e時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓；1——輸入電壓為額定值，輸出電流取最小值，即最小負(fù)載量下的輸出電壓；2——調(diào)節(jié)負(fù)載為P時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓；——U1和2中相對(duì)0變化較大的值。4.2.19電壓上升時(shí)間 voltagerisetime對(duì)于滿量程大信號(hào)輸出模式下，四象限功率放大器的輸出從穩(wěn)態(tài)輸出值的10%上升到90%所需的時(shí)間。4.2.20電壓下降時(shí)間 voltagefalltime對(duì)于滿量程大信號(hào)輸出模式下，四象限功率放大器的輸出從穩(wěn)態(tài)輸出值的90%下降到10%所需的時(shí)間。4.2.21大信號(hào)帶寬 largesignalbandwidth四象限功率放大器輸出額定電壓下的頻率帶寬響應(yīng)范圍，即輸出額定電壓響應(yīng)不小于-3dB的頻率范圍。4.2.22小信號(hào)帶寬 smallsignalbandwidth四象限功率放大器輸出10%額定電壓下的頻率帶寬響應(yīng)范圍，即輸出10%額定電壓響應(yīng)不小于-3dB的頻率范圍。T/EPTC008—T/EPTC008—20254.2.23PAGEPAGE5過載能力overloadcapacity在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能夠供給的，但不超過規(guī)定條件下設(shè)定限值的最大電流。4.2.24增益 gain輸出量與輸入量在電壓、電流維度上的線性比例關(guān)系，通常以絕對(duì)值倍數(shù)表示。4.2.25輸入信號(hào)真值 turevalue注：對(duì)于硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)來說，一般指解耦等值電路數(shù)字側(cè)端口電壓、回路電流的實(shí)際求解值。4.2.26輸出電壓/電流準(zhǔn)確度 outputvoltage/currentaccuracy四象限功率放大器的輸出端實(shí)際電壓/電流與理論預(yù)期值的偏差。注：一般通過指定頻帶內(nèi)增益偏差與額定電壓之比來量化。4.2.27放大信號(hào)線性度 amplifiedsignallinearity在穩(wěn)定狀態(tài)下四象限功率放大器實(shí)際輸出曲線與理想擬合直線最大偏差占滿量程的百分比。4.2.28放大信號(hào)失真度 amplifiedsignaldistortion接口算法術(shù)語5.1.1理想變壓器算法 idealtransformermodel，ITM在數(shù)字側(cè)采用受控電壓源/電流源來等效模擬物理側(cè)電路的一種接口算法。分為電壓型理想變壓器5.1.2傳輸線解耦法 transmissionlinemodel，TLMBergeron模型對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，利用線路行波傳輸時(shí)間實(shí)現(xiàn)接口延時(shí)補(bǔ)償?shù)囊环N接口算法，見附錄D.2。5.1.3部分電路復(fù)制法partialcircuitduplication，PCD在數(shù)字側(cè)采用受控電壓源等效模擬另一側(cè)電路，并在數(shù)字側(cè)、物理側(cè)同時(shí)引入接口連接阻抗ZSH，實(shí)現(xiàn)接口穩(wěn)定性提升的一種接口算法，見附錄D.3。5.1.4時(shí)變一階線性近似法time-variantfirst-orderapproximation,TFA（RC或5.1.5阻尼阻抗法 dampingimpedancemodel，DIMT/EPTC008T/EPTC008—2025PAGEPAGE105.2 接口模型5.2.1前向通道 forwardchannel數(shù)字側(cè)信號(hào)指向物理側(cè)的傳遞通道。5.2.2回饋通道 feedbackchannel物理側(cè)信號(hào)指向數(shù)字側(cè)的傳遞通道。5.2.3前向通道延時(shí) forwardchanneldelay由傳感測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、通信等因素給前向通道帶來的總延時(shí)。5.2.4回饋通道延時(shí) feedbackchanneldelay由傳感測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、通信等因素給回饋通道帶來的總延時(shí)。5.2.5功率接口閉環(huán)延時(shí) powerinterfaceclosed-loopdelay前向通道延時(shí)和回饋通道延時(shí)總和。5.2.6數(shù)字側(cè)阻抗 digitalsideimpedance功率硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)中從物理側(cè)看向數(shù)字側(cè)端口戴維南等值電路的等效阻抗。5.2.7物理側(cè)阻抗 physicalsideimpedance功率硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)中從數(shù)字側(cè)看向物理側(cè)端口戴維南等值電路的等效阻抗。5.2.8虛擬阻抗 interfacevirtualimpedance附 錄 A（規(guī)范性）功率型硬件在環(huán)仿真示意功率型硬件在環(huán)仿真示意圖見圖A.1。圖A.1功率型硬件在環(huán)仿真示意圖四象限功率放大器分類

附 錄 B（規(guī)范性）四象限功率放大器類型開關(guān)功率放大器標(biāo)引序號(hào)說明：Vdc——直流電壓源；Cin——直流側(cè)電容；Cout——濾波電容；Inductor——濾波電感；Load——負(fù)載；S1、S2、S3、S4——開關(guān)管；G1、G2、G3、G4圖B.1開關(guān)功率放大器拓?fù)涫疽鈭D線性功率放大器標(biāo)引序號(hào)說明：+Vcc——雙極性電源正極;-Vcc——雙極性電源負(fù)極;Vi輸入信號(hào);R1/R2——基極電阻;D1/D2——二極管；T1——NPN型三極管；T2——PNP型三極管；RL——負(fù)載;GND——信號(hào)地。圖B.2線性功率放大器拓?fù)涫疽鈭D線性-開關(guān)混合型功率放大器線性-開關(guān)混合型功率放大器是由線性功率放大器和開關(guān)型功率放大器共同組成的四象限功率放大器，二者可根據(jù)功能需要靈活調(diào)整拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、級(jí)聯(lián)方式等，整體具有四象限運(yùn)行能力，見圖B.3。由于線性-開關(guān)混合型功率放大器可兼顧線性功率放大器和開關(guān)型功率放大器優(yōu)缺點(diǎn)，因此適用場(chǎng)景較廣泛。標(biāo)引序號(hào)說明：LPA——線性功率放大單元；Ar6相；相；u圖B.3線性-開關(guān)混合型功率放大器拓?fù)涫疽鈭D附 錄 C（規(guī)范性）接口裝置響應(yīng)延時(shí)示意接口裝置響應(yīng)延時(shí)示意圖見圖C.1。標(biāo)引序號(hào)說明：t1——輸入信號(hào)階躍時(shí)刻；t2——輸出響應(yīng)第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)輸出值10%的時(shí)刻；t3——輸出響應(yīng)第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)輸出值90%的時(shí)刻。圖C.1接口裝置響應(yīng)延時(shí)示意圖接口算法分類

附 錄 D（規(guī)范性）功率型硬件在環(huán)仿真接口算法DA常見的接口算法主要包含以下5種：理想變壓器(idealtransformermodelITM)法、時(shí)變一階近似(time-variantfirst-orderapproximationTFA)法、傳輸線模型(transmissionlinemodelTLM)法、部分電路復(fù)制(partialcircuitduplicationPCD)和阻尼阻抗(dampingimpedancemodelDIM)法。理想變壓器算法（ITM）ITM算法是應(yīng)用在含軟硬件混合PHIL仿真中實(shí)現(xiàn)功率連接最原始最直接的一種接口算法。根據(jù)放大信號(hào)的類別不同又可以分為電壓型ITM算法和電流型ITMITM基本原理如圖D.1標(biāo)引序號(hào)說明：Uin——數(shù)字側(cè)模型中的等效電源；ZV——數(shù)字側(cè)模型中的等效阻抗；IV——數(shù)字側(cè)模型中等效阻抗的電流；UV——數(shù)字側(cè)運(yùn)算生成的電壓給定信號(hào)；I1——數(shù)字側(cè)用于模擬物理側(cè)的受控電流源；e-sTo——電壓給定信號(hào)放大路徑延時(shí)對(duì)應(yīng)的傳函；PA——功率放大器；UPAZH——物理側(cè)等效阻抗；UH——物理側(cè)電壓；IH——物理側(cè)電流；e-sTi——電流反饋路徑延時(shí)對(duì)應(yīng)的傳函。圖D.1電壓型ITM算法接口結(jié)構(gòu)原理圖傳輸線解耦法（TLM）TLM算法基于分布參數(shù)線路行波理論實(shí)現(xiàn)，通過傳輸線將數(shù)字側(cè)和物理側(cè)連接起來，利用傳輸線延D.2給出的TLM結(jié)構(gòu)所示，其中τ或?yàn)檩旊娋€路的固有阻抗，τ表示線路行波傳輸時(shí)間，只有當(dāng)τ大于等于接口延時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)接口延時(shí)的補(bǔ)償，保證仿真結(jié)果的精度。標(biāo)引序號(hào)說明：Uin——數(shù)字側(cè)模型中的等效電源；ZV——數(shù)字側(cè)模型中的等效阻抗；IV——數(shù)字側(cè)模型中等效阻抗的電流；UV——數(shù)字側(cè)運(yùn)算生成的電壓給定信號(hào)；e-sTo——電壓、電流給定信號(hào)放大路徑延時(shí)對(duì)應(yīng)的傳函；Zlk——輸電線路的固有阻抗；UPA——功率放大器輸出電壓；ZH——物理側(cè)等效阻抗；UH——物理側(cè)電壓；IH——物理側(cè)電流；e-sTi——電壓、電流反饋路徑延時(shí)對(duì)應(yīng)的傳函。圖D.2基于傳輸線路模型法接口結(jié)構(gòu)原理圖部分電路復(fù)制法（PCD）PCD的思想是將原始電路分割為若干子電路，再利用數(shù)值迭代法求解。如圖D.3所示，PCD的連接阻ZZPC的優(yōu)步長(zhǎng)Z等效阻抗，以保證每次迭代的誤差足夠小，穩(wěn)定裕度足夠高?？墒窃趯?shí)際應(yīng)用時(shí)較大的ZVH又會(huì)造成顯著的Z標(biāo)引序號(hào)說明：Uin——數(shù)字側(cè)模型中的等效電源；ZV——數(shù)字側(cè)模型中的等效阻抗；IV——數(shù)字側(cè)模型中等效阻抗的電流；UV——數(shù)字側(cè)運(yùn)算生成的電壓給定信號(hào)；e-sTo——電壓給定信號(hào)放大路徑延時(shí)對(duì)應(yīng)的傳函；ZSH——接口連接阻抗；PA——功率放大器；UPAZH——物理側(cè)等效阻抗；UH——物理側(cè)電壓；IH——物理側(cè)電流；e-sTi——電壓反饋路徑延時(shí)對(duì)應(yīng)的傳函。圖D.3部分電路復(fù)制法接口結(jié)構(gòu)原理圖時(shí)變一階線性近似法（TFA）TFA依據(jù)一階線性近似方法對(duì)物理側(cè)建模，在仿真過程中利用數(shù)值迭代方法，在線確定和更新系統(tǒng)模型的相關(guān)參數(shù)，以修正接口帶來的誤差。TFA基本結(jié)構(gòu)如圖D.4所示，其本質(zhì)上是一種線性預(yù)測(cè)算法，TFA標(biāo)引序號(hào)說明：Uin——數(shù)字側(cè)模型中的等效電源；ZV—