AI時代數據中心固態變壓器SST實時仿真測試方案

固態變壓器（SST）是數據中心供電架構演進中的高階技術方向（UPS→HVDC→巴拿馬電源→SST），以**效率、高度集成及多能源樞紐能力為核心優勢，通過高頻隔離電力電子技術實現中壓直流/交流接口，可無縫接入風光儲氫等分布式能源，構建智能直流微電網。因此，在AIDC高功率密度趨勢下，SST的效率與空間優勢潛力顯著，未來有望推動數據中心向零碳化、智能微電網演進。

上述固態變壓器系統采用的是級聯H橋+多個高頻DC-DC拓撲結構，考慮級聯H橋規模擴展與DC-DC高頻隔離傳輸的雙重復雜性，傳統實時仿真方法面臨三大核心挑戰：

面對這些仿真技術挑戰，遠寬能源針對性地提出了創新的解決方案：通過多仿真器并行架構與高頻DC-DC精準建模技術相結合，既破解了單臺設備仿真復雜系統的算力瓶頸，又實現了高頻信號的高精度還原，能夠適配10kV/35kV等不同電壓等級下的固態變壓器系統仿真測試。

如下圖所示，該方案通過將固態變壓器系統解耦為級聯H橋整流級與高頻DAB單元組，分別下載至兩臺仿真器：仿真器A運行級聯H橋模型（以受控電流源替代DAB，反饋每個子模塊電容電壓），仿真器B運行高頻DAB模型（以受控電壓源替代H橋，反饋每個DAB單元直流電流）；雙方通過高速Fiberlink光纖實現電壓/電流信號的微秒級交互，并依托專用時鐘同步線確保兩臺仿真設備時鐘同步，構建高保真固態變壓器控制器硬件在環測試平臺。

方案優勢：

以10kV交流電網輸入、直流側800V輸出的固態變壓器（SST）系統為例（含每相6級共18個H橋模塊與18個100kHz高頻DAB單元），通過分割仿真方案（級聯H橋與高頻DAB分載獨立仿真器+互饋信號建模）實現實時仿真。

MT 1090作為SST實驗系統的控制器，實時運行最近電平調制算法和DAB移相控制算法，由光纖實時采集各子模塊電容電壓信號，計算并生成對應的 PWM 驅動信號和移相角指令，再通過高速光纖鏈路發送至仿真器，驅動對應H橋子模塊開關與 DAB 單元的相位調節，在閉環反饋中保障高壓側電壓平衡與低壓側 800V 輸出穩定。

如下為實時仿真與離線仿真結果比對波形情況。

實驗現場圖

實時仿真得到的網側三相電壓與三相電流的波形幅值與質量均與Simulink離線仿真結果吻合，驗證了該方法的固態變壓器系統實時仿真方案可行性與結果正確性。

網側電壓電流（Simulink離線仿真結果）

網側電壓電流（實時仿真結果）

實時仿真得到的A相各子模塊電容電壓波形、紋波及平衡特性，與Simulink離線仿真結果吻合，驗證了固態變壓器系統及其等效分割方法在實時環境下的正確性。

A相子模塊電壓（Simulink離線仿真結果）

A相子模塊電壓（實時仿真結果）

DAB采用雙移相控制，實時仿真電流波形、幅值與拐點與simulink離線仿真均基本一致。

DAB電感電流 （離線）

DAB電感電流 （實時） 動圖

實時仿真電容電壓穩定在800V左右，與離線仿真結果基本一致。

負載電容電壓（Simulink離線仿真結果）

負載電容電壓（實時仿真結果）

以上測試結果表明，遠寬能源的解決方案精準契合固態變壓器類型系統的實時仿真訴求，多仿真器并行架構實現的低延遲數據交互與高頻DAB模型達成的高精度仿真表現，與離線仿真結果高度吻合，為數據中心供電系統、中壓交直流配網、光儲充一體化電站及智能微電網等前沿系統的研發驗證與工程部署提供了高可靠性的測試仿真平臺。