含静止无功补偿器的电力系统混合仿真新算法研究

传统的机电暂态仿真对HVDC和其它FACTS电力电子装置采用准稳态模型,因而不能仿真它们的瞬变电压、电流特性.而电磁暂态仿真程序(例如EMTP)受计算规模的限制,一般要对研究对象的外部电力系统进行等值化简,因此不能反映系统机电暂态过程对电磁暂态过程的影响.本文介绍的混合仿真算法为弥补上述两种方法的不足,对电力网络采用准稳态模型,而对待研究的电力电子装置(例如SVC)使用电磁暂态模型,两种仿真的结合使用了本文发展的考虑系统频率偏移影响的接口技术.本文介绍的混合仿真算法为研究HVDC和FACTS等电力电子装置及其控制系统的动态性能提供了一种有力的工具.     

一种参数化永磁同步电机模拟器设计

针对传统电驱动系统测试方案中存在的系统复杂、硬件成本高、灵活性低等问题,设计了一种参数化永磁同步电机(PMSM)模拟器。建立了PMSM的参数化模型,在此基础上进行了电机模拟器电力电子装置拓扑结构及控制策略的设计。通过MATLAB/Simulink平台进行系统仿真分析,验证了在不同工况及驱动器故障时利用电力电子装置模拟实际电机端口特性的可行性及有效性,为电机模拟器的应用奠定了基础。     

有源电力滤波器的实时数字仿真器的研究与实现

在大功率电力电子装置的设计与测试中,实时仿真发挥着越来越重要的作用。文中基于时间平均法建立了有源电力滤波器（APF）的实时数字模型,采用数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）,实现了一种通用的低成本的硬件方针手段,通过并行计算技术,建立电力电子器件的电磁暂态模型与散热模型,确保仿真速度的同时提高了仿真细度,能够真实地模拟电力电子器件的电磁暂态和热动态过程,测试控制器各方面的性能。     

基于动态相量法的电力电子变换器的模型与仿真分析

电力电子装置在电力系统中得到广泛应用,忽略这类快速控制器件内部动态特性的准稳态模型在进行动态分析时缺乏准确性,而基于时域模型的电磁暂态仿真的仿真规模又受到限制。本文引入动态相量法,用来建立电力电子变换器的非线性、大信号、时不变的模型。仿真结果表明,动态相量模型比传统的稳态相量模型精确,非常接近于时域模型的结果,适合于快速数值仿真。     

考虑谐波特性的Boost变换器动态相量模型

基于动态相量法建立了考虑谐波特性的Boost变换器动态相量模型,从理论角度论证了Boost变换器中的电感电流近似为锯齿波的合理性,通过对状态方程降阶,避免了直接采用时域微分方程进行动态相量运算所引起的状态方程阶数过高的问题。占空比不变、占空比跃变和输入电压跃变3种情况下的仿真结果表明该模型具有时不变、非线性的动态特性,具有精度高、误差小、仿真速度快等优点,能较好地分析电力电子装置的暂态过程。     

开关电源传导电磁干扰传播通道特性的参数灵敏度分析

本文在讨论如何建立电力电子装置的传导干扰传播通道的电路模型的基础上,借助OrCAD/PSpice软件对一开关电源进行了灵敏度分析.仿真与实测结果表明,建立较准确的电路模型,借助于计算机软件实现对传导电磁干扰传播通道的灵敏度分析,可系统地分析各元件对传导干扰影响的大小,为电力电子装置的电磁兼容的设计和调试提供有效的指导.     

发电厂直流润滑油泵快速启动研究

文章介绍了轮机直流润滑油泵的三种启动方式:直接启动、串电阻启动和基于电力电子装置启动.其中着重介绍基于电力电子装置启动方式的原理和特点,通过仿真验证电力电子装置可有效地优化直流电机启动过程.经过对比各启动方式的优缺点,指出直流电动机串电阻与电力电子装置启动相结合的方式将成为直流油泵电机启动控制研究的主流。     

PSB——基于SIMULINK的一种新型电力系统仿真工具

描述了一种基于MATLAB环境下SIMULINK中的仿真软件包———电力系统模块(PSB) ,可用于电力系统和电力电子装置以及电力驱动等的仿真。此仿真工具有许多优点 :开放性设计、图形用户界面以及多种分析和绘图工具。用户可以根据需要把SIMULINK中的模块在PSB中集成控制系统的模型 ,文中给出了应用实例     

基于PSCAD的双馈风电机组暂态等值模型研究

随着接入电网的风电场规模日益增大,电力系统暂态过程研究对风电场准确简洁建模的需求愈发迫切。本文研究了一种基于PSCAD仿真平台的降阶双馈风电机组等值模型。该等值模型保留了原双馈风电机组(DFIG)详细模型中的风力机模型、轴系模型以及发电机模型,同时采用两组独立可控电流源及其对应配套控制策略,替代了由电力电子装置构成、仿真计算资源需求大、精度要求高的背靠背PWM变流器组及配套控制系统。基于PSCAD的仿真分析对所搭建的双馈风电机组等值模型的基础控制特性、暂态响应特性,以及仿真计算效率进行了验证,证明了该模型既可以有效保持双馈风电机组的暂态响应特性,同时又大幅度提高了仿真计算效率。     

Saber软件在“电力电子装置及技术”教学中的应用

为了提高"电力电子装置及技术"课程的教学效果,将Saber仿真软件应用于教学过程中。通过对Saber仿真软件在双管正激变换器中的案例教学,学生掌握了所学电力电子装置的工作原理、参数设计过程以及如何采用Saber仿真软件验证参数设计的正确性。通过上述仿真教学,提高了教学效率,激发了学生学习电力电子装置的兴趣,具有良好的教学效果。     

电力电子接口负荷的动静综合模型

近年来,越来越多的用电设备通过电力电子装置接入电网,对负荷特性产生显著影响,而传统负荷模型中缺乏对电力电子接口负荷的描述。为此,提出描述电力电子接口负荷的动静综合模型,该模型是一种非机理模型,其建立不依赖于对负荷实际工作机理的详细描述,不同类型的电力电子接口负荷可以采用相同的模型结构,这使得模型简洁,参数少,且具有较好的适应性。推导获得动静综合模型的方程,提出对模型中静态和动态参数分开确定的方法。利用典型电力电子接口负荷的实测数据获得动静综合模型,验证结果表明,所提模型能够有效描述电力电子接口负荷。     

面向逆变器型分布式电源的快速建模与仿真方法

在利用数值仿真方法研究逆变器型分布式电源大规模接入配电网的特性和影响时,采用详细模型因涉及非线性的电力电子器件,仿真步长需选取很小,致使仿真速度缓慢,而采用过于简化的模型又不能完整反映系统的动态特性,因此有必要研究准确、高效的分布式电源建模方法。在正负序分离控制的基础上,详细分析了逆变器型分布式电源的动态相量建模方法,并且在PSCAD/EMTDC中建立了分布式电源的电磁暂态模型,同时在MATLAB/Simulink中建立了等效动态相量模型。通过仿真比较,结果表明采用的动态相量模型在配电网电压对称、不对称工况及故障情况下均能准确地反映系统运行的动态过程,并显著加快仿真速度,适合应用于逆变器型分布式电源高渗透率下配电网运行特性的快速仿真。     

基于现场可编程门阵列Buck变换器的实时仿真技术

利用FPGA的并行计算特性,在电力电子模型的实时仿真中FPGA可以实现纳秒级的仿真步长,能够更加真实的呈现电力电子开关器件的特性.通过分析Buck变换器在电感电流连续导通模式下的数学模型,基于XILINX公司的System Generator搭建了Buck变换器的数学模型,并对其进行了实时仿真,与器件仿真的结果进行了对比,从仿真结果中,可以看出该数学模型的有效性,可以在一定误差范围内取代Buck变换器的器件模型,同时也为实际的电路研制和调试提供了思路.     

水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响

电力系统仿真研究中常采用简化的理想水轮机模型,水轮机详细模型对于电力系统暂态稳定分析结果的影响尚有待研究.文中介绍了水轮机的三种线性模型和三种非线性模型,包括基于全特性曲线的水轮机模型、水轮机内特性模型、水轮机简化解析非线性模型、基于模型综合特性曲线的水轮机线性化模型、基于水轮机内特性解析的线性化模型、理想水轮机模型.针对不同水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响和适用范围进行了仿真比较分析.仿真结果表明不同的水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响不大;电力系统的暂态过程对水力系统来说不一定是大扰动;不同的水轮机详细模型得出的电力系统中、长期暂态稳定仿真结果是不同的,因此在进行中、长期暂态稳定仿真分析时应采用水轮机详细模型.     

Transient analysis of distribution class adaptive VAr compensators:simulation and field test results

Simulation studies are performed to analyze the transient behavior of the adaptive VAr compensator (AVC), a power electronic device installed at the distribution level, during its design, installation and field testing stages. The simulation model includes detailed models for power apparatus, power semiconductor devices and low signal level electronics. Hence, by using this model, a wide range of simulation studies which contribute towards the development of the AVC and its effectiveness in the field can all be performed on the same platform. A new power electronics simulator called SABER has proven to be very effective for this study because of its model-independent structure and extensive library that covers various disciplines of engineering. The simulation studies are aimed at gaining a better understanding of the interaction between the AVC and the distribution system. They cover a range of phenomena such as switching transients due to mechanical capacitor bank closing, fast transients due to reverse recovery of the power diodes of the AVC, power system harmonics and voltage flicker problem. This paper also briefly describes the criteria for selection of the simulation tool and the models developed     

大规模交直流电网电磁暂态数模混合仿真平台构建及验证：(二)直流输电工程数模混合仿真建模及验证

特高压电网的快速发展对直流输电工程动态特性的仿真提出了更高需求。文中提出了接入多直流控制保护的大规模交直流电网数模混合仿真平台建设技术方案,并从直流输电工程控制保护装置简化原则、数模混合仿真接口技术、直流输电系统一次建模要求等方面提出了适用于接入大规模仿真电网的直流输电工程数模混合仿真建模方法。选择宾金特高压直流工程现场调试的典型故障,将直流输电工程数模混合仿真结果与现场波形进行了详细对比,对比结果表明直流输电数模混合仿真模型的动态响应特性与实际工程的动作特性高度吻合,能够真实再现实际系统情况,可以较为准确地仿真交直流相互影响的现象,为交直流电网安全稳定运行提供强有力的技术支撑,同时可以作为其他数字仿真模型的校准工具。     

大规模交直流电网电磁暂态数模混合仿真平台构建及验证：(一)整体构架及大规模交直流电网仿真验证

随着中国特高压交直流电网快速发展,交直流、多直流之间相互影响加剧,电网安全运行面临严峻挑战,对仿真工具的性能提出了更高的要求。对接入实际直流工程的控制保护装置进行数模混合仿真是当前对大规模交直流系统动态特性进行仿真所采用的较为准确的仿真手段。文中在原有数模混合仿真技术基础上,提出了适用于研究大规模交直流混联电网运行特性的新一代数模混合仿真平台构建方案。该方案以大规模电磁暂态实时仿真软件HYPERSIM和超级并行计算机SGI为数字仿真核心,接入全部在运直流工程的控制保护装置及其他类型电力电子控制保护装置,解决了大规模特高压交直流电网高精度仿真试验研究的难题,并且实现了同时接入8回直流工程控制保护装置、电磁暂态仿真规模超过6 000节点的数模混合实时仿真。通过对实际电网故障的反演和结果对比,验证了所构建仿真平台方案的有效性。     

基于性能退化的电力电子器件寿命评估

针对目前的寿命评估方法不能满足高可靠、长寿命以及多故障模式竞争的电力电子器件寿命评估需求,提出了基于性能退化的电力电子器件寿命评估方法。通过收集电力电子器件的性能退化数据,建立其性能退化模型和寿命分布模型,给出性能退化模型和寿命分布模型的模型参数估计、模型拟合优度检验以及模型优选方法。考虑到电力电子器件具有多个性能参数的退化,提出电力电子器件竞争失效模型,实现对高可靠、长寿命以及多故障模式竞争的电力电子器件寿命快速评估。以某型绝缘栅双极型晶体管为例开展寿命评估,评估结果和试验结果差距较小,验证了该方法具有良好的准确性和有效性。