随着电动汽车行业的蓬勃发展，交通电气化正逐步改变着车辆的设计、测试及制造流程。在这一变革中，控制器硬件在环（C-HIL）技术，亦被称为信号级硬件在环，已成为电力电子控制固件测试的一种新兴手段。相较于包含功率流的测试方法，如功率硬件在环设置，C-HIL以其易用性、广泛的自动化测试覆盖率和较低的成本，赢得了业界的广泛关注。
电动汽车的普及，使得固定充电器和车载充电器（OBC）成为了行业焦点，同时也为电动出行带来了新的挑战。为了支持电动汽车充电器控制的开发与测试，利用C-HIL技术高保真度实时模拟高开关频率电源转换器显得尤为重要。然而，实现这一目标面临着诸多挑战，需要采取创新的解决方案。
在电力电子实时仿真领域，基于FPGA的仿真器扮演着核心角色。设计这类平台时，需综合考虑开关模型复杂性、可实现的时间步长和易用性三大因素。开关模型可以从高详细瞬态模型到理想开关模型，乃至平均转换器模型不等，时间步长则根据模型复杂性而异，从皮秒级到每个开关周期一个仿真步长不等。而易用性方面，则需在手动编码优化与通用仿真方法之间找到平衡点。
Typhoon HIL平台专为电力电子应用而设计，通过图形原理图编辑器、理想开关模型和GDS过采样等技术，成功解决了上述挑战。图形原理图编辑器允许用户以图形化方式设计电路，无需生成VHDL代码，大大简化了设计流程。理想开关模型则能够在高保真度下模拟电力电子转换器，同时避免了亚纳秒级时间步长的需求。GDS过采样技术则提高了换相事件检测的分辨率，进一步提升了仿真精度。
在电动汽车充电器中，DC-DC转换器是关键组件之一。实时模拟这些转换器，尤其是高开关频率下的DC-DC拓扑结构，如双有源桥（DAB）和谐振（LLC, CLLLC）转换器，面临着诸多挑战。高开关频率减少了高频变压器的体积和重量，但也对仿真时间步长和功率传输保真度提出了更高要求。
Typhoon HIL通过与工业合作伙伴的协作研究，发现DAB和LLC模型在200 ns及更低的时间步长下仍难以提供足够的保真度进行HIL测试。为此，Typhoon HIL开发了一种专门的DC-DC转换器求解器，能够以25 ns的时间步长模拟DAB和LLC系列转换器，实现了多速率仿真。这一技术显著提高了仿真保真度，同时保持了易用性。
为了验证该求解器的性能，Typhoon HIL创建了一个实验设置，使用外部控制器模拟控制器时钟与仿真器时间基准不同步的现实场景。测试结果表明，该求解器在高达300 kHz的开关频率下表现良好，能够准确模拟DAB和LLC转换器的功率传输特性。
Typhoon HIL还测试了几种LLC谐振转换器设计，考虑了不同的开关频率和特征阻抗。仿真数据表明，在最高达500 kHz的开关频率范围内，仿真结果均表现出色。除了高性能外，该求解器还优化了资源利用率，单个HIL606设备上最多可模拟8个转换器。
自2022年以来，基于DC-DC求解器的模型已成功应用于先进充电应用中的控制开发和测试。Typhoon HIL的优化求解器方法不仅提供了高仿真保真度，还保持了离线仿真平台的易用性，为电动汽车充电器的开发与测试提供了有力支持。
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