适用于模块化多电平换流器实时仿真的建模方法

为了实现模块化多电平换流器(MMC)系统的实时仿真,采用理想变压器模型法对MMC进行了模型分割。针对模型分割联解信号延时导致的波形失真问题,提出了采用插值预测和超前预测分别对串行和并行实时仿真延时进行补偿的方法。此外,为了进一步提高模型分割后子模块群组的计算速度,提出了MMC子模块网络的开关函数等效模型和电磁暂态数值模型,并推导了数值模型中子模块输出电压和电容电压的差分方程。然后,以21电平MMC逆变电路为例,将上述MMC建模方法与原整体模型进行了仿真对比分析。结果表明,所提插值预测的方法有效改善了MMC分割模型的稳定性,且具有极高的仿真精度。所提开关函数模型和电磁暂态数值模型均具有很好的加速效果,其中,电磁暂态数值模型与详细模型的仿真结果高度吻合。所提出的建模方法适用于MMC实时仿真测试平台的构建。     

基于电路等效变换的二极管箝位式模块化多电平换流器电磁暂态并行仿真模型

针对模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）常规电磁暂态仿真模型计算资源消耗较大的问题,基于电路等效变换原理,提出了二极管箝位式模块化多电平换流器电磁暂态仿真的并行等效模型。首先将换流器子模块等效为受控源,实现子模块与换流器主电路的解耦,便于应用并行计算方法;其次根据子模块电路结构预先分析出各种可能的工作模式,以避免开关动作时重新生成计算矩阵,便于根据桥臂电流与开关状态等信息实时计算出模块端口电压。对一个12电平MMC换流器的仿真结果,验证了所提方法的有效性以及该等效模型的正确性。     

可仿真任意工况的MMC等值电磁暂态仿真模型与平均值模型

基于对MMC在启动以及直流故障期间桥臂电容电压动态过程的分析,提出了改进的MMC等值电磁暂态仿真模型,并根据桥臂总电容电压的动态特性提出了可仿真任意工况的MMC平均值模型。在PSCAD/EMTDC下搭建了21电平MMC的详细电磁暂态仿真模型、等值电磁暂态模型和平均值模型,通过启动、电流阶跃、交流故障和直流故障、环流抑制器投切仿真,验证了所提出的等值电磁暂态仿真模型和平均值模型可以分别在换流站级和电力系统级的研究上取代详细开关模型并提高仿真速度。     

多样性子模块混合型MMC统一外特性高效电磁暂态模型

混合型模块化多电平换流器(MMC)的高效电磁暂态仿真是研究相关技术的重要基础。然而,由于多种子模块可以被采用,且每种子模块中均包含了大量的开关,混合型MMC的详细电磁暂态模型将严重降低其仿真效率。鉴于此,文中基于开关函数的定义与电容器件的动态特性,对多样性子模块的串联结构进行了统一的动态平均化等值,并根据等值后的动态模型,提出了一种适用于直流电网高效电磁暂态仿真的混合型MMC统一外特性模型以兼顾直流电网对仿真精度及效率的双重要求。同时,所提统一模型具有良好的可移植性以满足其作为研究工具的修改便利性要求。最后,基于ADPSS仿真软件,通过与基于分立元件的详细模型进行对比,验证了所提统一外特性模型的仿真精度与效率。     

基于Pscad/EMTDC自定义建模的MMC电磁暂态仿真技术

为了精确模拟仿真模块化多电平换流器(MMC)接入电网的暂态特性,需要开展计及MMC结构、特性及控制保护策略的电磁暂态仿真技术研究,以适应新一代电力电子技术在电力系统中应用的研究。本文通过Pscad/EMTDC自定义建模功能实现了MMC及其控制保护功能暂态建模。综合考虑MMC及其控制保护的特点,设计了MMC模型的整体结构,利用Pscad/EMTDC接口C语言实现了自定义元件,并结合模块化建模的方式,构建MMC及其控制保护功能的各个环节,基于此建立了MMC接入电网的电磁暂态仿真模型。利用该模型开展了MMC动态仿真,结果表明,模型能有效模拟MMC控制环节、子模块电容电压等暂态过程。建立的模型便于扩展且能适应不同应用场合,可用于开展基于MMC的柔性交直流输电电磁暂态特性及控制保护功能研究。     

模块化多电平换流器动态相量建模

模块化多电平换流器(MMC)包含大量由开关器件组成的子模块,导致基于这种换流器的高压直流输电系统(MMC-HVDC)电磁暂态模型仿真速度和规模受到限制,机电暂态模型无法显示换流器内部环流等特性,时域解析数学模型用于环流分析时计算复杂、灵活性差。为了快速地计算MMC交直流侧电压、电流,在MMC开关函数模型和状态方程表示的等效模型的基础上推导了动态相量模型。在Matlab中编写以各阶动态相量为状态变量的状态方程进行计算,得到包括直流侧2次环流在内的换流器内外部电压、电流特性,并与应用Matlab/Simulink仿真软件得到的电磁暂态模型进行了暂、稳态和仿真耗时的对比。结果表明,所提动态相量模型计算的交流侧输出电压、电流和直流侧环流与电磁暂态模型吻合,动态相量模型是正确且高效的。     

适用于多种子模块拓扑的MMC通用化快速仿真模型

针对现有模块化多电平换流器(MMC)快速仿真模型通用性差的问题,提出了一种适用于多种子模块拓扑的MMC通用化快速仿真模型。结合子模块的结构特征,构建了MMC桥臂闭锁结构,并将闭锁结构分为三大类。通过构建不同子模块拓扑的MMC的简化表,避免了因子模块拓扑的不同而需修改模型自定义程序的问题,增强了模型的通用性。所构建的闭锁结构既保证了通用化快速仿真模型在正常与闭锁运行等各种工况下的适用性,又使得同一类闭锁结构可适用于多种子模块拓扑的MMC,增强了闭锁结构的通用性。在PSCAD/EMTDC仿真软件中通过与详细模型进行对比,验证了通用化快速仿真模型的有效性和可行性。     

超大规模MMC电磁暂态仿真提速模型

针对超大规模模块化多电平换流器高压直流输电(modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)在诸如PSCAD/EMTDC、MATLAB等电磁暂态仿真环境中仿真速度极慢问题,基于节点电压分析法,提出超大规模MMC电磁暂态仿真提速模型。所提出模型本质为将MMC在计算过程中的超大规模矩阵分解为相应数目的小矩阵,在与原有矩阵同解以保证仿真精度的前提下,仿真速度显著提升。所提出的模型具有极强的通用性,且可以进行开关器件级别的故障研究。在PSCAD/EMTDC中搭建的不同电平数MMC验证了提速模型的仿真精度及提速效果。     

MMC电磁暂态快速仿真模型

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)中大量的开关器件给电磁暂态仿真程序(如PSCAD/EMTDC)带来巨大的计算量,使得仿真速度极其缓慢,给仿真研究以及工程设计带来极大的不便。通过进一步推导电容、电感Dommel电磁暂态数值计算方法,得到了电容、电感等值计算中的历史电流源递推公式,使得历史电流源的计算过程中不必再进行支路电流的中间计算,加快了计算速度。基于此历史电流源递推公式建立了MMC电磁暂态快速仿真模型,并在PSCAD/EMTDC中搭建不同端数、不同电平数MMC-HVDC系统,验证了该快速模型的仿真精度和提速效果。     

有源型模块化多电平换流器桥臂全状态平均值仿真模型

为了提高有源型模块化多电平换流器(MMC)的仿真效率并保证足够的计算精度,提出一种适用于有源型MMC的桥臂全状态平均值仿真模型。基于动态平均化理论,首先推导了有源型MMC的桥臂平均值数学模型及等效电路模型。然后,结合装置离散化伴随模型,建立了不同运行状态下的桥臂平均值仿真模型。最后,通过电路整合和化简,得出桥臂全状态平均值模型。该模型聚焦于桥臂内部子模块的低频动态共性,能够准确反映桥臂整体暂态特性,其计算速度不受子模块个数的影响。此外,该模型还能够用于有源型MMC闭锁状态下的仿真研究。基于PSCAD/EMTDC建立的仿真实例验证了所提模型的有效性。     

一种新的应用于DDC控制器软件的测试模型

近年来人们开始应用现代自动控制系统对空调进行系统化的节能控制,那么控制软件的开发测试就成了一个决定控制系统是否可以按要求正常工作的新兴问题,为有效解决此问题,本文提出了一种新的方法。     

动力锂电池最优等效电路模型研究

可靠的等效电路模型能够精确的模拟动力电池的充放电特性,是建立各种状态估计方法的基础。首先建立了锂电池Thevenin模型、DP模型,并采用带遗忘因子最小二乘法进行在线参数辨识,利用电路原理进行离线参数辨识。其次,在MATLAB/Simulink中结合实验数据对模型辨识精度和运算速度进行仿真验证。最后,基于辨识精度和运算速度建立模型评价方法,得出在线辨识过程DP模型相比于Thevenin模型能够在精度和速度方面取得更好的平衡;离线辨识过程,Thevenin模型能够取得更好的平衡。     

动力锂电池最优等效电路模型研究

可靠的等效电路模型能够精确的模拟动力电池的充放电特性,是建立各种状态估计方法的基础。首先建立了锂电池Thevenin模型、DP模型,并采用带遗忘因子最小二乘法进行在线参数辨识,利用电路原理进行离线参数辨识。其次,在MATLAB/Simulink中结合实验数据对模型辨识精度和运算速度进行仿真验证。最后,基于辨识精度和运算速度建立模型评价方法,得出在线辨识过程DP模型相比于Thevenin模型能够在精度和速度方面取得更好的平衡;离线辨识过程,Thevenin模型能够取得更好的平衡。     

网络分析应用中的公用信息模型

从能量管理系统应用的一个重要组成部分——网络分析应用的角度出发,介绍了网络分析应用的数据需求,讨论了公用信息模型(commoninformationmodel,CIM)对上述数据需求的支持,并进一步明确了3个问题:CIM模型库对于网络分析应用提供了哪些信息模型;这些模型应该如何使用;模型库在网络分析应用方面存在哪些不足。围绕上述问题介绍了5类模型(包括量测模型、保护模型、控制模型、拓扑模型和设备模型)及其在网络分析中的应用,展望了CIM在网络分析中的应用前景。     

基于S-L模型的憎水性图像水珠形状提取

憎水性图像水珠形状提取是绝缘子憎水性等级评价的重要前提。Snake模型在提取边界轮廓时存在着对初始轮廓敏感、边界信息捕捉能力较差等问题,为此笔者在S-L模型的基础上,利用水珠图像的先验信息来改进S-L模型对水珠形状的提取过程,在一定程度上克服了Snake模型的缺点,提高了轮廓形变过程中的拓扑能力,提高了形状提取的精确度。实验结果表明,该方法有效地实现了水珠形状的提取,为后续绝缘子性能的等级评价提供依据。     

电力电子装置典型模型的适应性分析

针对不同的研究目的和应用场合,电力系统数字仿真对电力电子装置的建模要求也不尽相同,选取简繁适当的数学模型对系统仿真速度和精度具有重要的意义。文中以可控逆变器为例介绍了电力电子装置的详细模型、开关函数模型和平均值模型,分别采用这3种模型进行仿真,对3种模型的仿真结果进行了比较,进而给出了3种模型的适用范围。     

基于物理背景的微网总体模型

微网是集分布式电源、负荷和储能设备的小型电网,通过公共耦合点与大电网相连,与大电网之间的功率可双向流动,需对微网进行建模以研究微网接入。从微网基本元件出发,分析了微网负荷、电源元件模型与传统电力系统元件模型之间的联系,借鉴负荷建模理论,提出了微网整体建模的思路,将微网中静态负荷与外部表现为静态特性的电源等效为等效静态模型,推荐采用幂函数模型;将风力发电机、电动机等动态元件等效为等效电机模型,并从理论上推导了等效电机的通用模型。     

运行规划中的公用信息模型

从电网调度中运行规划的角度出发,介绍了运行规划的一般框架,讨论了公用信息模型(commoninformationmodel,CIM)对运行规划的支持,明确了3个问题:CIM模型库对于运行规划提供了哪些信息模型,这些模型应该如何使用,模型库在运行方面存在哪些不足。围绕上述问题介绍了6类模型(包括运行规划的框架模型、负荷预测模型、机组模型、停运模型、交换计划和发电计划模型)及其在运行规划中的使用,展望了CIM模型在运行规划中的应用前景。     

锂离子电池数值模型与经验模型研究

摘要：设计锂离子电池及优化其参数,确定荷电状态工作区间,以提高其使用寿命。需要精确的电池模型作为理论和实证研究的基础,电池模型分为数值和经验两大类别,分别从电池内部电化学反应和电池充、放电测试数据来建立起锂离子电池模型。分析对比两类模型精确度与适用性,通过两者与实验测试数据的仿真对比,发现以电化学出发的模型精度高于经验模型。     

对象模型技术在电厂燃料MIS中的应用

对象模型技术 (OMT)将成为软件工程中一种重要的建模方法。在对三种模型进行分析的基础上 ,讨论其在火电厂燃料管理信息系统设计中的实际应用 ,给出火电厂燃料MIS的对象、动态、功能模型。探讨分析与建模过程 ,指出面向对象分析的一般原则。