运用多项式方程系统算法求解电力市场均衡

在电力市场不完全竞争模型分析中,求解市场的纳什均衡是一个重要任务,其中求解混合策略均衡以及判断是否存在多个均衡都是相当困难的课题。首先建立了考虑网络约束的古诺模型,然后运用属于收益矩阵方法类型的多项式方程系统算法求解市场可能存在的所有均衡。多项式方程系统算法引用支集的特征,将纳什均衡条件转化为多项式方程系统及其不等式约束,并运用软件包PHCpack求解该方程系统,而后通过甄别满足不等式条件的解来求取所有均衡。针对3节点测试系统,构建不同的实验场景来考察所提出算法的有效性,实验结果表明,在一定条件下,多项式方程系统算法能够求解到所有均衡,这表明该方法在实际电力市场分析中有较大潜力。     

永磁操动机构动态特性计算与分析

永磁操动机构动态特性的研究涉及电、磁、机械耦合场的求解。该文在建立动态特性计算数学模型的基本上采用四阶Runge-Kutta法以及电磁场有限元方法同时求解电路方程、电磁场泊松方程以运动方程来研究永磁操动机械的动态特性，求解时既考虑了材料的非线性特性，又考虑了漏磁的影响。分别计算并分析了配双稳态、单稳态两种永磁操动速度等参数随时间变化的曲线，并进行了相关的实验研究。在实验过程中实测了开关触头的分、合闸速度、分、合闸线圈的电流波形。并将实测结果与理论计算结果进行了比较，结果表明计算结果是准确可靠的。     

磁性介质的等效模型及磁化强度的计算

在求解域内存在磁性介质的静磁场问题时,将磁性介质视为二次场源是方便的。从静磁场基本问题出发可以导出作为二次场源的磁性介质的两种等效模型,即束缚电流模型和等效磁荷模型。并分别给出了由这两种模型导出的求解磁性介质内部磁化强度分布的积分方程。最后还给出了由等效磁荷模型导出的积分方程数值求解的数学模型。     

径向基无单元算法求解二维运动导体涡流电磁问题

将径向基点配置法应用于求解运动导体涡流电磁问题,提出一种基于运动坐标系的叠加径向基点配置算法来求解描述瞬态涡流磁场的对流扩散麦克斯韦方程。求解域内的磁场被视作由激励电流与感生涡流2种电流所产生磁场的叠加,并在运动坐标系下分别用径向基函数来拟合,根据径向基点配置法的控制方程呈线性这一特点,对其进行解耦并构造时域迭代来求解。这样就把导体的运动转化为坐标系之间的相对运动,迭代过程中在各自坐标系下的径向基模型始终保持不变,避免了因导体运动造成的模型重铸。为了验证该算法的有效性,求解了基准问题TEAM workshop problem 28以及一个电磁线圈弹射系统的动态过程,所得结果与文献中的实验结果相符合。     

HVDC输电线路离子流场数值计算方法研究

为了解高压直流输电线路的电磁环境影响及电晕损耗,讨论了高压直流线路周围离子流场计算的数值方法。描述高压直流离子流场控制方程的三阶非线性偏微分方程分解为两个等效的泊松方程后可用有限元迭代方法求解即在每次求解后根据两场的计算结果更新空间电荷密度,反复迭代求解直至计算结果收敛。该算法舍弃了Kaptzov和Deutsch假设,并提出了一种有效的电荷密度更新公式,同时考虑两场电位差别、电场与边界条件的差别,使迭代较快收敛。通过与实验模型的测试结果对比,验证了算法的有效性。     

深水湖泊水库水温数值计算模型研究

本文针对深水湖泊水库三维温度场计算量较大的特点提出了一种计算快捷的湖泊水库三维温度计算模型。该模型根据控制方程中各物理过程的变化特点采用算子分裂法求解，快过程采用隐式求解，慢过程采用显式求解，协调了不同物理过程模拟的时间步长；文中对σ坐标系下的斜压梯度力和水平扩散项的表达式采用z平面均值扣除法进行处理，提高了二者的计算精度，更加适合于湖泊水库的应用。文章最后采用两个算例对模型进行了验证，表明了模型的有效性和实用性。     

架空输电线路运行载流量分析

热平衡方程的反复求解是动态热定值(dynamic thermal rating,DTR)系统中的关键问题,如何选择热平衡方程的模型、估计热平衡方程中的参数以及解算热平衡方程,是体现DTR系统实效性的一个关键。文章首先分析了影响导体热平衡的4个因素,并对两种求解方法进行了比较;在此基础上对输电线路的稳态和动态载流量进行了分析和讨论,展望了该领域深入研究的前景;最后提出了DTR条件下电热协调的思想。     

基于SCHISM模型的三维两相浑水模型研究

传统水沙模型多采用雷诺平均方程结合含沙量对流扩散方程，并用纯水紊流模型进行封闭。这类模型无法考虑固、液相间作用，在含沙量较大、颗粒粒径较粗时会产生误差。文章采用两相浑水紊流模型对两相浑水基本方程进行封闭。两相浑水理论将固、液两相流看作一个整体，但考虑了固、液相间作用和颗粒碰撞等微观物理机理，而且偏微分方程的数量和形式与传统水沙模型中的基本方程相同，方便将两相浑水理论嵌入至已有的水沙模型中，并应用于河流、湖泊和河口等大尺度水沙流动模拟。首先对两相浑水理论进行梳理，将其转化为三维水动力学模型SCHISM控制方程的形式并嵌入至SCHISM模型中，最终将其应用在经典的二维明渠恒定、均匀流实验、深槽实验和2012年黄河花园口至艾山段洪水过程的三维数值模拟。     

横向磁场作用下真空电弧阴极过程数学模型的研究

通过联立沙哈方程、质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程、空间电荷方程、电流连续性方程及电子发射公式，建立了横向磁场作用下直流真空电弧阴极过程的定量数学模型，模型中不仅考虑了多价离子的作用，而且计及了阴极表面外加横向磁场对等离子体的影响。通过对电弧电流为８０Ａ的钛阴极真空电弧的数值求解，得到了大量等离子体参数随磁场变化的规律。计算结果与实验测量值相吻合。本文联系人     

基于物理信息神经网络的短间隙流注放电模拟北大核心CSCD

流注放电物理过程可由相互耦合的泊松方程和对流扩散方程描述,是涉及电磁学和流体动力学的多物理场问题。针对瞬态流注放电计算量大的问题,本研究提出了一种基于物理信息融合神经网络的流注放电高效求解模型,该模型相对传统的数值求解算法可大幅提高模型的求解效率。首先,基于二维泊松方程的解析解形式,获取了大量二维随机分布空间电荷的电场分布。利用电荷分布与电场分布的对应关系,作为泊松算子物理神经网络的训练集,得到预训练的泊松方程神经网络求解算子。随后,基于二维有限元求解器获取了不同边界条件下考虑等离子体化学反应的粒子对流—扩散的求解结果,将其作为用于预训练对流扩散物理信息神经网络的训练集。最后,将预训练的泊松算子和流体算子进行连接,得到流注放电求解模型。本研究中用于生成预训练模型的神经网络结构为DeepONet,该网络能够良好的学习偏微分方程。它包含两层子网络,其中分枝网络用于输入物理场,主网络用于输入几何的空间位置。模拟结果表明,该神经网络在两类方程的学习中精度较高,相对误差小于5%。通过将两个预训练的神经网络算子迭代求解,可以复现流注放电的电子动态演变过程,且相对误差小于10%。     

基于多步模型预测控制的模块化多电平换流器环流控制策略

模块化多电平换流器(MMC)以其结构模块化、低谐波输出以及冗余控制等优点在中高压领域得到了广泛的关注与研究。推导了MMC离散数学模型,提出了基于多步模型预测控制的MMC环流控制方法,能够实现桥臂环流的多步优化控制并有效地降低预测控制计算量。首先利用环流电流离散状态方程进行单步环流预测,再选取满足单步预测效果的投入模块数进行多步环流预测,最终求解出桥臂投入模块数的优化解,实现环流电流的多步优化控制,从而有效地抑制环流中的谐波电流。所提多步预测控制利用单步预测得到的优化解构建多步预测的有限控制集,可以大幅减少多步预测所需要的循环预测次数,有效地降低控制器的计算量。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了201电平MMC时域仿真控制系统,仿真结果验证了所提方法的正确性与有效性。     

用于AVR闭环测试的同步发电机组实时仿真研究

针对用于AVR闭环测试的同步发电机组实时仿真提高仿真精度、改善仿真的实时性,通过严格的数学分析与仿真研究,证实了采用修改矩阵逆的方式代替LU分解求解离散化方程组时的有效性,进而提出了采用高阶发电机模型、计算速度快的解耦算法。按照发电机内在松散物理结构,采用将仿真计算分为2个部分,分别置于2片DSP芯片进行计算的并行处理技术。比较了解耦算法与原有算法的仿真结果。利用解耦算法和并行处理技术研制出了实时仿真实验装置,获得了较理想的仿真效果。     

短间隙流注放电数值仿真方法研究进展

流注放电是间隙放电研究的重要内容与切入点,仅靠实验手段仍然无法获得流注放电的微观机制及放电通道内的全部物理参数,因此,数值仿真成为推动流注放电理论发展的一种重要方法。文章阐述了短间隙流注放电仿真的流体模型及其假设,分析了数值仿真算法中的3个难点问题,即粒子输运方程的准确求解、不规则区域中泊松方程的快速求解以及光电离项的快速求解。在回顾流注放电数值仿真领域解决上述3个难点问题的历史过程与取得进展的基础上,提出了解决上述问题的可能途径与努力方向。     

Element‐free Galerkin method to the interface problems with application in electrostatic

The purpose of this paper is to develop the element‐free Galerkin method for a numerical simulation of the second‐order elliptic equation with discontinuous coefficients. Discontinuities in the solution and in its normal derivatives are prescribed on an interface inside the domain. The proposed method is one of the powerful meshless methods based on moving least squares approximation. The element‐free Galerkin method uses only a set of nodal points to discretize the governing equation. No mesh in the classical sense is needed, but a background mesh is used for integration purpose. A quadrilateral mesh unfitted with the interface is used for integration objective. The Lagrange multipliers are used to enforce both Dirichlet boundary condition and Dirichlet jump condition. The presented numerical experiments confirm the efficiency of the proposed method in comparison with some existing methods for interface problems. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

磁阻反应式有限转角电机特性分析

介绍了磁阻反应式有限转角电机的主要结构及工作原理。由于其独特的不对称结构,必须进行三维电磁场仿真分析。通过仿真,分别得到磁链、电感、转矩与电流和转子位置角的三维曲面图,建立相关数据库,并分析了电机的静态特性。根据非线性磁参数法,建立了电机的数学模型。将电机的磁化曲线数据ψ(i,θ)转变为i(θ,ψ)的形式,代入数学模型中。再采用四阶Runge-Kutta法和有限元法求解电压平衡方程和机械运动方程,得到线圈电流、转矩、转子位置角等参数的动态特性曲线。并进行了静态转矩和动态特性实验。将实验结果与仿真结果进行比较,结果证明了求解方法的正确性。     

基于特征耦合泛化的流量异常检测方法

针对现有流量异常检测模型中稀疏特征易被特征选择算法忽略的问题,提出一种基于特征耦合泛化(FCG)的流量异常检测方法。首先,采用DBSCAN密度聚类算法去除数据中的离群点,降低异常点对后续FCG算法的影响。其次,使用最大相关最小冗余(mRMR)算法对数据特征进行排序,选择对分类最具影响力的特征生成FCG算法中的类别区分特征(CDF),以增强分类能力。利用K最近邻(KNN)算法填补CDF中的缺失值,保持数据完整性。然后,将数据按照攻击类别分组,分别使用mRMR算法对特征进行排序,挑选每种攻击类别数据中具有实例区分能力的稀疏特征作为FCG算法中的实例区分特征(EDF)。利用两种特征在异常检测数据中的耦合程度和EDF的上层概念将EDF转化成更泛化的特征。最后,将经过处理的数据输入基于贝叶斯优化(Bayesian optimization, BO)参数的随机森林(RF)模型进行分类识别。通过在NSL-KDD数据集上进行仿真实验,准确率达到了91.79%,验证了所提方法具有较好的检测性能。     

Specific features pertinent to modeling of hydraulic systems containing control members

The theoretical principles applied for modeling of hydraulic systems fitted with control members that allow a hydraulic line’s specific features (topology) to be taken into account are considered. Such modeling opens the possibility to predict the actual flow (throttling) characteristics at early design stages and timely introduce the appropriate corrections in pipeline topology. The modeling problem is solved with the use of generalized thermodynamic analysis methods. The mathematical models of hydraulic systems containing control members are brought to the level of real-time simulation models, which can be used for setting up computation experiments for achieving better performance of automatic closed-loop control systems.     

一种新型非线性差分方程负荷模型接口方法

提出了一种非线性差分方程形式的负荷模型与电力系统仿真计算程序接口的新方法,它同时适用于线性和非线性差分方程形式的负荷模型的时步转化问题.该方法利用差分方程结构简单、易于辨识的特点,将其辨识算法嵌入电力系统仿真计算程序中,解决了非线性差分方程的步长调整问题,使差分方程的计算步长可自动跟踪电力系统仿真计算步长的变化.利用实测的负荷动态响应数据验证了该方法的有效性.     

光伏发电接入微网运行控制仿真研究

微网中可能含有多个控制特性不同的分布式电源,其中光伏发电一般采用PQ控制策略,实现有功和无功功率的指定控制.直流稳定型电源采用Droop控制策略,按下垂特性调节频率和电压.在Matlab/Simulink仿真环境中建立PQ和Droop两种控制策略的模型,通过仿真算例获得微网运行特性,仿真表明综合采用两种控制策略能够在微...     

An analytical study of undoped symmetric double gate MOSFET (SDG)

In the present paper, compact analytical models for the threshold voltage, threshold voltage roll‐off and subthreshold swing of undoped symmetrical double‐gate MOSFET have been developed based on analytical solution of two‐dimensional Poisson's equation for potential distribution. The developed models include drain‐induced barrier lowering (DIBL) through the V_ds‐dependent parameter. The calculated threshold voltage value, obtained from the proposed model, shows a good agreement with the experimental and published results. The simulation results for potential show that the conduction is highly confined to the surfaces. The threshold voltage sensitivity to the thickness is found to be approximately 0.2%. Model prediction indicates that subthreshold slope is not linearly related to DIBL parameter for thick silicon film. The proposed analytical models not only provide useful insight into behavior of symmetrical DG MOSFETs but also serve as the basis for compact modeling. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.