非隔离型直流变压器的快速电磁暂态等效建模方法

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作者 王渝红 周奕辰 +3 位作者 高仕林 张巍 廖建权 郑宗生 《电力系统自动化》 北大核心 2025年第1期161-171,共11页

电磁暂态仿真对于掌握直流变压器的运行特性具有重要意义,但目前的模块化变流器高速等效建模方法对非隔离型变压器较少提及。同时,现有非隔离型直流变压器电磁暂态仿真模型存在开关状态计算复杂、内部节点数多的问题,导致系统仿真效率... 电磁暂态仿真对于掌握直流变压器的运行特性具有重要意义,但目前的模块化变流器高速等效建模方法对非隔离型变压器较少提及。同时,现有非隔离型直流变压器电磁暂态仿真模型存在开关状态计算复杂、内部节点数多的问题,导致系统仿真效率低下。为此,提出一种基于开关状态预测和戴维南等效的非隔离型直流变压器快速电磁暂态等效建模方法。首先,提出一种非隔离型直流变压器中子模块的开关状态预测方法。其次,基于开关状态得到直流变压器桥臂的等效电路,并对其进行戴维南等效,得到桥臂的两节点等效电路模型。然后,建立自耦变压器的等效电路模型,综合桥臂和自耦变压器等效电路,获得直流变压器的等效电路,并据此建立直流变压器的节点电压方程。最后,基于高斯消元对方程进行降阶,实现非隔离型直流变压器仿真模型的内节点收缩。算例分析表明,所提非隔离型直流变压器的快速电磁暂态等效建模方法与传统详细建模方法精度接近,仿真效率显著提升。 展开更多

关键词 直流变压器 戴维南等效 电磁暂态仿真 等效建模 开关状态预测 内节点收缩

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考虑IGBT死区效应的全桥MMC等效建模方法

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作者 井航 许建中 +1 位作者 潘可盈 冯谟可 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第8期3172-3184,I0026,共14页

工程中的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)为了避免全桥子模块的同侧IGBT直通而烧毁直流电容,通常会加入死区时间,即“先断后通”。死区过程会导致直流侧谐波增大、交流侧输出总谐波畸变率增大等问题,十分有必要... 工程中的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)为了避免全桥子模块的同侧IGBT直通而烧毁直流电容,通常会加入死区时间,即“先断后通”。死区过程会导致直流侧谐波增大、交流侧输出总谐波畸变率增大等问题,十分有必要对其进行针对性模拟。然而,由于死区时间内存在二极管的不控续流过程,仿真中只能使用分立元件构建的详细模型进行模拟,无法在现有提速传统等效模型嵌入死区功能。针对这一问题,提出一种分立二极管结合MMC戴维南等效模型的死区建模方法,设计等效子模块的“死区部分”与“正常工作部分”,通过状态变量继承的手段完成死区投切。在PSCAD/EMTDC中建立双端全桥MMC的带死区详细模型与所提等效模型,仿真结果表明,所提模型具有较高的加速比和精度,满足实际工程的仿真要求。 展开更多

关键词 全桥型模块化多电平换流器 死区等效建模 戴维南等效 状态变量继承

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模块化多电平换流器戴维南等效整体建模方法 被引量：83

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作者 许建中 赵成勇 Aniruddha M.Gole 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第8期1919-1929,共11页

针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在电平数很高时电磁暂态离线仿真效率低下的问题,提出一种基于戴维南等效的MMC电磁暂态整体建模方法。具体而言,在建立MMC戴维南等效模型的过程中:1)假设MMC中全部开关器件都... 针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在电平数很高时电磁暂态离线仿真效率低下的问题,提出一种基于戴维南等效的MMC电磁暂态整体建模方法。具体而言,在建立MMC戴维南等效模型的过程中:1)假设MMC中全部开关器件都具备理想的关断特性(也即关断电阻无穷大);2)采用同样绝对稳定的后退欧拉法来替代通常采用的梯形积分法对子模块电容进行离散化;3)结合1)和2),提出一种计算复杂度与MMC桥臂子模块数相同的高效排序均压算法;4)针对所提出模型的特点,提出一种精确的MMC闭锁仿真方法。所提MMC整体模型的计算复杂度随着电平数的增加线性增长。在PSCAD/EMTDC下与MMC详细模型仿真对比表明,所提MMC整体模型的暂稳态最大精度误差在2‰以内,并且在仿真121电平MMC时所提模型的加速比在2 770倍以上。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 戴维南等效 整体建模 电磁暂态 电容电压排序均压法

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级联H桥型电力电子变压器的闭锁状态等效建模方法 被引量：5

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作者 丁江萍 高晨祥 +1 位作者 许建中 赵成勇 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期1831-1839,共9页

电力电子变压器(power electronic transformer,PET)是未来交直流混合配电网的关键设备,对其进行多工况高效仿真的一个关键难点为闭锁等效建模。该文提出一种适用于级联H桥型PET(cascaded H-bridge based PET,CHB-PET)闭锁状态的等效建... 电力电子变压器(power electronic transformer,PET)是未来交直流混合配电网的关键设备,对其进行多工况高效仿真的一个关键难点为闭锁等效建模。该文提出一种适用于级联H桥型PET(cascaded H-bridge based PET,CHB-PET)闭锁状态的等效建模方法。首先,以一个实际算例说明闭锁状态的电路特征;其次,经过合理简化后,推导部分闭锁和完全闭锁状态下的戴维南-诺顿等效参数;然后,分析闭锁等效模型的3种实施方式,提出一种与非闭锁模型共用状态变量存储单元的集成方法;最后,在PSCAD/EMTDC软件中搭建典型的10kV/3kV三相CHB-PET系统,并进行启动、电压暂降及直流故障闭锁工况仿真。结果表明,与详细模型相比,所提闭锁等效模型具有足够的仿真精度。 展开更多

关键词 级联H桥型电力电子变压器 戴维南/诺顿等效建模 闭锁 电磁暂态 启动 直流故障

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单端口子模块MMC电磁暂态通用等效建模方法 被引量：23

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作者 赵禹辰 徐义良 +1 位作者 赵成勇 许建中 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第16期4658-4667,共10页

模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）中子模块（submodule,SM）的数目因工程需求正不断增加,且各种功能先进结构复杂的子模块拓扑正不断涌现,虽然已有MMC模型可大幅提高仿真效率并保证很高的仿真精度,但是已有的模... 模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）中子模块（submodule,SM）的数目因工程需求正不断增加,且各种功能先进结构复杂的子模块拓扑正不断涌现,虽然已有MMC模型可大幅提高仿真效率并保证很高的仿真精度,但是已有的模型大都基于半桥和全桥子模块建立,通用性较差。为此,针对任意单端口子模块构成的MMC,以戴维南等效模型和嵌套快速同时求解算法为基础,提出一种通用的电磁暂态等效建模方法。所提出的建模方法本质上是将子模块内部节点的信息转移到外部节点以消去内部节点,从而获得降阶后的子模块诺顿或戴维南等效电路,在等效电路进行一个步长的求解之后,可以通过反解迅速更新全部子模块的内部信息。该方法统一了戴维南模型的参数求解过程,对任意结构的单端口子模块构成的MMC具有很强的通用性。同时提出一种增强型的单端口双半桥子模块拓扑,并利用所提通用算法在PSCAD/EMTDC中搭建增强型双半桥子模块MMC的等效模型,仿真验证所提模型的精度和加速比,计算各种工况下的最大相对误差,对比分析所提模型和EMTDC仿真模型的谐波误差。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 单端口子模块 诺顿和戴维南等效模型 嵌套快速同时求解算法 通用建模方法 双半桥子模块

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级联H桥型电力电子变压器的电磁暂态等效建模方法 被引量：26

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作者 丁江萍 高晨祥 +2 位作者 许建中 赵成勇 曹均正 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第21期7047-7055,共9页

应用于中高压配电网的电力电子变压器(power electronic transformer,PET)广泛采用级联H桥整流器与双有源桥DC/DC变换器两级级联结构。针对其在诸如PSCAD/EMTDC、MATLAB等离线仿真平台中仿真速度极慢的问题,基于诺顿等效及嵌套快速同时... 应用于中高压配电网的电力电子变压器(power electronic transformer,PET)广泛采用级联H桥整流器与双有源桥DC/DC变换器两级级联结构。针对其在诸如PSCAD/EMTDC、MATLAB等离线仿真平台中仿真速度极慢的问题,基于诺顿等效及嵌套快速同时求解算法,提出一种级联H桥型PET的电磁暂态仿真提速模型。具体而言,即通过灵活构造高频变压器原/副边的解耦伴随网络,将级联子模块分割为两个单端口网络,进而对等效部分正向求解诺顿(戴维南)等效参数、代入电磁暂态程序整体求解,及反解以初始化下一个仿真步长的电气网络。由于对外等效为仅包含4个外部节点的戴维南(诺顿)等效电路,使得所提模型在系统整体求解过程中计算复杂度几乎不随子模块个数增加。在PSCAD/EMTDC中搭建了级联H桥型PET闭环系统,与详细模型仿真结果对比表明,所提模型能够精确仿真PET暂稳态过程,且具有较高的加速比。 展开更多

关键词 级联H桥 解耦伴随电路 电力电子变压器 诺顿和戴维南等效 电磁暂态 等效建模

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混合式制动电阻变换器的电磁暂态仿真等效建模 被引量：3

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作者 赵峥 田园园 +3 位作者 薛英林 雷肖 杨张斌 胡宗邱 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期111-116,123,共7页

为了解决孤岛新能源柔性直流送出系统中混合式制动电阻变换器原始模型的巨大网络节点数严重制约电磁暂态仿真速度的问题,提出了一种基于戴维南等效及嵌套迭代的混合式制动电阻变换器电磁暂态等效建模方法,将其拆解为4类运行状态各异的... 为了解决孤岛新能源柔性直流送出系统中混合式制动电阻变换器原始模型的巨大网络节点数严重制约电磁暂态仿真速度的问题,提出了一种基于戴维南等效及嵌套迭代的混合式制动电阻变换器电磁暂态等效建模方法,将其拆解为4类运行状态各异的子模块网络,结合子模块中主/辅开关器件的触发指令组合,得到各类子模块网络的戴维南等效电路,并将依此合成的混合式制动电阻变换器支路等效模型代入柔性直流送出系统网络求解,进而反推内部子模块电气特性,依此循环,迭代求解。并利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC开展等效模型与原始模型的一致性仿真测试及仿真速度对比分析,结果表明所提方法能高度模拟混合式制动电阻变换器的外部运行特性及内部子模块变化特性,并可大幅缩短仿真时长。 展开更多

关键词 混合式制动电阻变换器 电磁暂态建模 嵌套迭代 戴维南等效 功率盈余

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基于稳健复线性回归的高速动车组谐波建模方法 被引量：3

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作者 赵越 王科 +3 位作者 李朝阳 唐力 何正友 胡海涛 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期193-197,共5页

精确的高速动车组谐波模型是分析高速铁路牵引供电系统谐波问题的关键之一。结合CRH2A型动车组现场实测的电压、电流数据,分析了6种典型稳态运行工况下动车组的谐波电压、谐波电流的幅频特性、相频特性及其交互特性。在此基础上,建立了... 精确的高速动车组谐波模型是分析高速铁路牵引供电系统谐波问题的关键之一。结合CRH2A型动车组现场实测的电压、电流数据,分析了6种典型稳态运行工况下动车组的谐波电压、谐波电流的幅频特性、相频特性及其交互特性。在此基础上,建立了非耦合谐波诺顿等效模型,并应用稳健复线性回归方法求解等效谐波电流常量和谐波导纳矩阵。仿真结果表明,所建立的谐波模型能准确地表征高速动车组的谐波电流输出特性,可用于精确地评估高速铁路牵引供电系统谐波问题。 展开更多

关键词 高速铁路 动车组 谐波建模 稳健复线性回归 非耦合谐波诺顿等效模型

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能量自平衡型混合模块化多电平换流器等效建模方法

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作者 井航 潘可盈 +1 位作者 赵峥 许建中 《电力系统自动化》 2025年第21期131-139,共9页

混合模块化多电平换流器(MMC)结合了半桥与全桥子模块的优势,在柔性直流输电工程中具有重要应用价值,但其故障时产生的盈余功率仍需通过耗能装置实现故障穿越。采用能量自平衡型子模块耗能具有建设成本低、占地面积小等优点,且可兼顾多... 混合模块化多电平换流器(MMC)结合了半桥与全桥子模块的优势,在柔性直流输电工程中具有重要应用价值,但其故障时产生的盈余功率仍需通过耗能装置实现故障穿越。采用能量自平衡型子模块耗能具有建设成本低、占地面积小等优点,且可兼顾多种模态,不仅能实现耗能,还能抑制电容电压纹波。然而,PSCAD等仿真平台中已有的等效模型无法对新提出的能量自平衡型半桥、全桥子模块拓扑进行仿真。因此,文中根据戴维南等效原理,从子模块的端口出发,对能量自平衡型半桥、全桥子模块进行了等效建模,进一步建立桥臂等效模型,最终建立混合MMC等效模型。在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建的模型仿真对比表明,等效模型的稳态与暂态误差在4.2%以内,且其能量自平衡支路可完成预期功能,在仿真81电平MMC时,所提模型加速比可达3个数量级。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 耗能装置 柔性直流输电 过电压抑制 等效建模 电压纹波 能量自平衡 戴维南等效原理

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模块化多电平换流器实时仿真的快速实现方法 被引量：14

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作者 何冰松 李松 +2 位作者 周治国 耿华 郑翼鹏 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期2165-2172,共8页

采用FPGA可实现模块化多电平换流器的纳秒级仿真,但存在解算器开发难度大和通用性不足问题。为此,提出了一种等效模型快速成型法。该方法采用后向欧拉法对桥臂电感与子模块电容进行离散化处理,并结合戴维南定理对桥臂电路进行等效化,快... 采用FPGA可实现模块化多电平换流器的纳秒级仿真,但存在解算器开发难度大和通用性不足问题。为此,提出了一种等效模型快速成型法。该方法采用后向欧拉法对桥臂电感与子模块电容进行离散化处理,并结合戴维南定理对桥臂电路进行等效化,快速建立系统仿真模型,在保证仿真精度的同时极大降低了模型解算器的设计难度,提升模型的仿真速率,实现了在FPGA上以100 ns的仿真步长进行仿真测试。将等效模型的初级仿真、混合仿真的实验结果从效果、误差方面进行对比分析,其波形重合度极高,且范式误差保持在0.5%以内,同时FPGA在回路仿真可完整仿真桥臂MMC开关的运作状态,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 等效模型快速成型法 后向欧拉法 戴维南定理 系统级建模 FPGA

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多反激式微型逆变器并网谐波交互研究 被引量：13

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作者 汪飞 冯夏云 +1 位作者 吴春华 王爽 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期709-716,共8页

该文研究了多反激式微型逆变器的并网谐波交互问题。采用小信号分析方法对反激式微型逆变器进行了输出阻抗建模,得到了反激式微型逆变器的诺顿等效模型;分析了多反激式微型逆变器并网系统的谐振机理,基于该文建立的诺顿等效模型,采用系... 该文研究了多反激式微型逆变器的并网谐波交互问题。采用小信号分析方法对反激式微型逆变器进行了输出阻抗建模,得到了反激式微型逆变器的诺顿等效模型;分析了多反激式微型逆变器并网系统的谐振机理,基于该文建立的诺顿等效模型,采用系统导纳矩阵计算分析的方法,进行了系统谐振点的预测;在Matlab和PSIM软件上分别进行了理论分析和仿真验证,并设计了2台250 W样机进行实验验证。 展开更多

关键词 反激式微型逆变器 小信号建模 诺顿等效模型 谐波交互

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