隨著電動汽車行業的蓬勃發展，交通電氣化正逐步改變著車輛的設計、測試及制造流程。在這一變革中，控制器硬件在環（C-HIL）技術，亦被稱為信號級硬件在環，已成為電力電子控制固件測試的一種新興手段。相較于包含功率流的測試方法，如功率硬件在環設置，C-HIL以其易用性、廣泛的自動化測試覆蓋率和較低的成本，贏得了業界的廣泛關注。
電動汽車的普及，使得固定充電器和車載充電器（OBC）成為了行業焦點，同時也為電動出行帶來了新的挑戰。為了支持電動汽車充電器控制的開發與測試，利用C-HIL技術高保真度實時模擬高開關頻率電源轉換器顯得尤為重要。然而，實現這一目標面臨著諸多挑戰，需要采取創新的解決方案。
在電力電子實時仿真領域，基于FPGA的仿真器扮演著核心角色。設計這類平臺時，需綜合考慮開關模型復雜性、可實現的時間步長和易用性三大因素。開關模型可以從高詳細瞬態模型到理想開關模型，乃至平均轉換器模型不等，時間步長則根據模型復雜性而異，從皮秒級到每個開關周期一個仿真步長不等。而易用性方面，則需在手動編碼優化與通用仿真方法之間找到平衡點。
Typhoon HIL平臺專為電力電子應用而設計，通過圖形原理圖編輯器、理想開關模型和GDS過采樣等技術，成功解決了上述挑戰。圖形原理圖編輯器允許用戶以圖形化方式設計電路，無需生成VHDL代碼，大大簡化了設計流程。理想開關模型則能夠在高保真度下模擬電力電子轉換器，同時避免了亞納秒級時間步長的需求。GDS過采樣技術則提高了換相事件檢測的分辨率，進一步提升了仿真精度。
在電動汽車充電器中，DC-DC轉換器是關鍵組件之一。實時模擬這些轉換器，尤其是高開關頻率下的DC-DC拓撲結構，如雙有源橋（DAB）和諧振（LLC, CLLLC）轉換器，面臨著諸多挑戰。高開關頻率減少了高頻變壓器的體積和重量，但也對仿真時間步長和功率傳輸保真度提出了更高要求。
Typhoon HIL通過與工業合作伙伴的協作研究，發現DAB和LLC模型在200 ns及更低的時間步長下仍難以提供足夠的保真度進行HIL測試。為此，Typhoon HIL開發了一種專門的DC-DC轉換器求解器，能夠以25 ns的時間步長模擬DAB和LLC系列轉換器，實現了多速率仿真。這一技術顯著提高了仿真保真度，同時保持了易用性。
為了驗證該求解器的性能，Typhoon HIL創建了一個實驗設置，使用外部控制器模擬控制器時鐘與仿真器時間基準不同步的現實場景。測試結果表明，該求解器在高達300 kHz的開關頻率下表現良好，能夠準確模擬DAB和LLC轉換器的功率傳輸特性。
Typhoon HIL還測試了幾種LLC諧振轉換器設計，考慮了不同的開關頻率和特征阻抗。仿真數據表明，在最高達500 kHz的開關頻率范圍內，仿真結果均表現出色。除了高性能外，該求解器還優化了資源利用率，單個HIL606設備上最多可模擬8個轉換器。
自2022年以來，基于DC-DC求解器的模型已成功應用于先進充電應用中的控制開發和測試。Typhoon HIL的優化求解器方法不僅提供了高仿真保真度，還保持了離線仿真平臺的易用性，為電動汽車充電器的開發與測試提供了有力支持。
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