多有源桥型PET开关死区的电磁暂态等效建模方法EI北大核心CSCD

电力电子变压器(power electronic transformer,PET)可实现多电压等级和电能形态变换,将在柔性直流配电网中发挥重要作用。随着电力电子器件开关频率的不断提高,死区的影响已不容忽略。目前,针对死区的分析均基于仿真效率极低的详细模型,而采用平均值建模思想的加速模型虽然可以考虑死区的整体影响,但无法准确反映PET内部暂态特性。为在反映开关死区精度的同时提高效率,需要在PET的电磁暂态等效模型中集成开关死区的功能。基于此,该文以多有源桥型PET拓扑为例,首先基于其等效电路的生成过程和开关死区的控制策略,将死区分为单侧死区和双侧死区,并分别进行等效建模。随后针对不同的死区设置和控制参数,建立不同模式的多有源桥型PET的死区电磁暂态等效模型。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建电磁暂态详细和等效模型,对比结果表明,考虑死区的PET等效模型可以提高整体仿真精度,并且具有较高的加速比,因此可以更好地满足工程测试和仿真需求。     

级联H桥型电力电子变压器的闭锁状态等效建模方法

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。     

基于磁路耦合的电力电子变压器直流变换技术

针对模块串联型电力电子变压器中变压器数量多、绝缘要求高的问题,设计了一种基于磁路耦合变压器的多有源桥直流变换器结构,能够提高模块化程度和减少高频变压器端口数目,提升系统功率密度.该变换器采用多磁芯高频变压器,变压器原边具有多绕组结构,对应多模块的串联,以满足输入高电压等级的要求;副边则采用单一绕组,对应全桥或多个全桥电...     

适用于PET的负载电流前馈控制策略

电力电子变压器(power electronic transformer,PET)由级联H桥(cascaded H-bridge,CHB)和双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器级联组成,当发生负载突变时,PET的高、低压直流母线电压存在较大波动,无法迅速达到平衡。为了解决此问题,提出一种适用于级联系统的负载电流前馈控制策略。该策略由DAB级和CHB级的负载电流前馈2部分组成。前者是通过低压侧负载电流计算得到DAB级的补偿移相角,后者则考虑级联系统的输入输出功率守恒,将负载电流直接前馈到CHB级。同时,考虑到CHB级电流内环的延迟,CHB整流级采用一阶微分与功率均衡相结合的电流前馈控制策略。所提控制策略只需要采样低压直流母线负载电流,极大程度地节约了系统成本,且操作简单,易于实现。仿真和Starsim实验验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

基于深度学习的变换器宽范围暂态等效建模

当电力变换器的内部参数及拓扑未知时,现有的基于频率扫描阻抗建模方法仅能保证所建立的暂态模型在单一工作点有效.为了使所建立的暂态模型在宽范围内有效,提出了一种基于深度学习方法的变换器暂态等效建模方法.首先,对变换器黑盒建模问题与深度循环神经网络的等效性进行研究.然后,提出基于门控单元循环神经网络的变换器黑盒宽范围等效建模...     

电力电子变换器建模综述

简要回顾了电力电子变换器的建模的发展过程,综述了有关研究及应用情况,并对常用的一些建模方法进行了简单的分析,指出其在应用中的一些特点、适用情况,最后展望了电力电子变换器建模技术的发展趋势。     

基于OpenMP的并行电磁场神经网络建模

针对用神经网络技术对电磁场建模需要较长计算时间的问题,提出了基于OpenMP (open multi-processing)的神经网络并行建模方法.该方法在串行的电磁场神经网络建模基础上,将电磁场样本点和训练数据点均匀分配给多个处理器进行并行处理,实现了电磁场数据并行产生以及神经网络并行训练.通过微波滤波器建模例子分别从加速比和效率来验证基于OpenMP的并行电磁场神经网络建模的性能.实验结果表明,并行电磁场神经网络建模是可行的,而且基于OpenMP方式的并行电磁场神经网络建模效率较传统的串行神经网络建模效率有了明显的提高.     

基于多重移相的双侧电压反馈DAB控制技术

双有源桥(DAB)电路是基于输入串联输出并联(ISOP)结构电力电子变压器设备的重要组成部件,然而相比传统低压隔离应用场合,在中、高压隔离功能的要求下,DAB电路中位于变压器两侧的全桥电路通常采用无直接电气连接的方式进行辅助供电,从而导致两侧电路的驱动、电压和电流模拟量的交互需要依赖光纤实现,并进一步影响到DAB电路通过部署多重移相控制技术来提高其运行效率的实现方法。在此通过分析DAB电路实施多重移相控制技术基本工作原理,提出了一种基于多重移相的双侧电压反馈控制策略,用于有高压隔离功能要求的DAB变换器,并最终在一台17 kW,650～780 V/750 V的实验样机上进行了实验验证,结果表明所提方法可以用于有高压隔离功能要求的DAB电路。     

高压大容量直流变压器模块化离散解耦等效建模方法

高压大容量直流变压器是直流电网的重要设备,在可再生能源汇集与直流系统互联等能量变换环节中具有关键作用.为了在降低建模复杂度的同时保留详细模型的所有电气特性,文中提出了一种模块化离散解耦等效建模方法,以实现高压大容量直流变压器的快速电磁暂态仿真分析.该方法通过引入受控源传递二次信息以实现直流变压器子模块外部端口与内部端口...     

基于开关复用型子模块的电力电子变压器及其控制策略

直流配电系统一般采用双极性供电形式,其中真双极接线形式在故障工况下正、负极可单独运行,但成本较高,适用于对可靠性要求较高的场合。为实现电力电子变压器在真双极接线形式的直流配电系统中的应用并有效降低装置成本,文中提出了一种基于开关复用型子模块的电力电子变压器拓扑,并对其工作原理和控制策略进行分析。所提电力电子变压器控制包括低压端口电压控制和电压均衡控制,电压均衡控制器和低压端口电压控制器相互解耦,方便独立设计。相比传统真双极接线形式,所提子模块中双有源桥和电压均衡电路之间功率开关实现了有效复用,能够有效降低系统成本,提高功率密度。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

高频隔离型电力电子变压器电磁暂态加速仿真方法与展望

电力电子变压器(power electronic transformer,PET)可以实现多电压等级和电能形态的变换,将在柔性配电网中发挥重要作用.文中对高频隔离型电力电子变压器加速仿真关键技术进行介绍和展望.首先,结合PET电磁暂态仿真的特点分析其面临的瓶颈与挑战,并与模块化多电平换流器进行直观对比.接着,提出适用于...     

电力机车PET中直流母线电压的大信号建模及分析

为了准确分析电力电子变压器在大信号扰动下的动态特性,给出一种基于功率平衡的回转器建模方法。利用该方法对额定容量为3 MW的电力电子变压器进行了建模,并与传统的开关模型进行了比较分析。仿真结果表明,基于功率平衡的回转器建模方法具有实用性和有效性。该模型不仅可以精确反映系统在大信号扰动下的行为特性,而且可以减低仿真时间。为了实现前后级直流母线电压的解耦控制,提出了电压前馈补偿策略。在此基础上,建立了母线电压的统一时域解析方程,定量分析了在大信号扰动下系统参数对各直流母线电压的影响,给出了关系曲线,为各模块控制器的设计提供了准则。     

基于运行数据的风电场等效建模方法比较

比较研究了传统的和基于运行数据的风电场等效建模方法。分析了传统单台风电机组输出功率累加的方法存在误差的原因。探讨了基于运行数据的等效建模方法,结果表明该方法更符合现场实际。但如何把握选择运行参数的复杂度与模型的简化度之间的关系,以既达到等效的效果又满足仿真精度的要求是下一个有待解决的问题。     

基于能量回馈的电力电子变压器软启动策略

电力电子变压器(PET)中存在大量初始能量为0的电容器,若直接启动PET通过常规闭环控制给这些电容充电以建立直流电压,则将导致PET内部各个变换器的电流过流,可能会导致器件的损坏。为解决此问题,提出了一种基于能量回馈的PET软启动策略。基于PET各部分变换器的电流和功率模型,该策略能够在软启动全过程中实时计算和控制峰值电流,达到了限制启动冲击电流的目的。该策略始终令双有源桥(DAB)变换器工作于峰值电流控制模式下,在保证安全的前提下最大化利用DAB变换器的功率传输能力以加快软启动速度。该策略将低压直流母线电容适度过充,并适时将其中部分能量回馈到高压侧,使得在级联H桥变换器即将进入闭环控制前其高压直流母线电压就已达到参考值,从而彻底消除交流侧的冲击电流。所提策略避免了复杂的参数设计过程,完全依靠理论模型而不是经验来指导软启动全过程的设计。仿真与实验结果验证了所提策略的正确性和有效性。     

基于变压器顶层油温的动态建模

用电路模型推导出变压器动态温升微分方程，其可以准确预测变压器顶层油温。实验结果证实基误差在3℃以内。     

并联型有源电力滤波器电流控制的等效原理

详细分析和论证了基于负载谐波与无功电流检测的并联有源电力滤波器(APF)和基于电源电流直接控制的APF控制方式之间的内在联系,得出二者在电流控制上等效这一重要结论。给出基于上述等效原理的APF新型控制方案,该方案是在传统方案基础上,省掉负载和APF电流检测单元以及谐波及无功电流或基波有功电流运算单元。分析了该方案与传统控制方案之间的关系,结果表明:传统控制方案中的谐波及无功电流检测信号只是APF直流侧电容电压闭环控制前向通道中的一个前馈信号。基于新方案制作了一台单相APF实验样机,实验结果验证了该文结论和所提方案的正确性和有效性。     

多有源桥型电力电子变压器简化电磁暂态等效模型

电力电子变压器是柔性直流配电网的关键设备,其高频特征导致仿真步长小,在多有源桥等场合下其详细电磁暂态仿真效率依然较低,需要进行提速。文中提出了一种级联H桥型多有源桥电力电子变压器简化电磁暂态等效模型,分析了多有源桥的结构特征。对于级联H桥慢变电路,采用开关函数模型划分电路状态;对于多有源桥快变电路,以广义状态空间平均法为基础,实现傅里叶分解并保留关键次谐波特征的等效。此外,提出了不同级联方式下端口电气值处理方法,在保留精度的前提下提升仿真加速比。在PSCAD/EMTDC中实现了输入串联输出并联型多有源桥电力电子变压器的详细模型和简化等效模型建模。仿真结果表明,与详细模型相比,简化电磁暂态等效模型具有相似的精度和更高的效率。     

多尺度和多物理场的电力电子变换器建模方法初探

针对电力电子变换器建模中存在多尺度交互难以划分和综合的问题,将多尺度概念引入建模过程,提出适用于电力电子变换器的尺度划分方法及多尺度建模方法,进而为解决尺度间信息交互的收敛性问题,以及计算精度与计算效率之间的矛盾,提出多尺度模型的尺度交互策略,并通过程序调用MATLAB与COMSOL软件实现了典型变换器的多尺度仿真。最后,通过与理想模型的对比,说明应用多尺度建模及尺度交互策略的方法,可以有效地反映出电力电子变换器中多尺度和多物理场现象。研究结果表明,多尺度模型是对电力电子变换器进行描述的一般形式,而理想模型是多尺度模型的一个特例。     

NVIDIA Tesla GPU高性能并行多线程通用计算技术将促进电力调度的飞跃发展

英特尔创始人戈登·摩尔提出的关于芯片性能每18～24个月倍增的摩尔定律曾经推动了世界IT产业的飞速发展,但随着晶体管电路逐渐接近性能极限,摩尔定律从技术、经济等角度均受到极大挑战。近年来,国内IT