半隐式延迟解耦电磁暂态并行仿真方法(一):原理及交流分网与并行

随着电力系统的日渐电力电子化,传统的电磁暂态仿真方法已难以满足快速求解的要求,而分网与并行计算是提高仿真效率的一个有效途径。针对现有电磁暂态仿真分网与并行方法的不足,该文提出一种基于半隐式延迟解耦特性的分网与并行方法,具有分网方式灵活,易于并行的特点。首先从系统状态空间方程出发,应用矩阵分裂技术,对系统状态变量进行分组。然后通过对不同变量组采用不同的积分形式,建立变量组之间的半隐式时间延迟格式,实现变量组之间的时间解耦;进而基于该半隐式延迟解耦格式,设计电磁暂态仿真的分网策略,构建相应的并行计算流程。最后通过算例验证所提方法的准确性和有效性。

光伏发电单元电磁暂态解耦与快速仿真方法

针对光伏发电单元详细模型电磁暂态仿真时速度慢的问题,基于半隐式延迟解耦原理,提出了光伏发电单元的新型解耦模型与并行仿真方法。首先,建立光伏发电单元各设备的状态方程,采用矩阵分裂和延迟技术构建各设备的半步时延解耦模型,实现发电单元内部及不同发电单元之间的解耦与并行计算;其次,根据电压源型换流器(VSC)和Boost电路的工作特点,简化解耦模型参数计算过程,使系统导纳矩阵恒定以提高计算效率;然后,分析了该模型的特点,设计了计算时序和流程;最后,通过光伏电站的计算实例检验了模型的准确性和计算效率。

直驱风力发电单元的电磁暂态半隐式延迟解耦与仿真方法

由于现有风电场规模大,所含风机数量多,同时风机自身建模与仿真难度高,因此风电场电磁暂态仿真效率低下。针对以上问题,该文基于半隐式延迟解耦原理提出一种直驱风力发电单元的细粒度解耦与并行仿真方法,以实现直驱风力发电单元高效电磁暂态仿真。首先利用矩阵分裂原理,按照状态变量进行分组,并将直驱风力发电单元分解为多个子系统。采用半隐式延迟解耦方法实现直驱风力发电单元不同状态变量组之间的时间延迟解耦。基于半隐式延迟解耦递推格式,构建了直驱风力发电单元的解耦模型,并分析了该模型的特点,设计了计算时序和流程。实际算例仿真结果表明,该文方法在提高直驱风力发电单元电磁暂态仿真的计算效率的基础上还兼顾了较高的仿真精度。

一种用于电磁暂态仿真的两电平电压源型换流器解耦模型

由于电压源型换流器(voltage source converter,VSC)电磁暂态详细模型导纳矩阵时变,因此对含大规模新能源场站的大电网进行仿真时,仿真效率低下。针对这一问题,该文基于半隐式延迟解耦原理,提出一种解耦电路简单、导纳矩阵恒定、可计及换流器内部特性的解耦模型。首先从VSC换流器的状态方程出发,利用矩阵分裂和延迟技术,分别构建直流侧电容接地VSC换流器和直流侧电容不接地VSC换流器的半步时延模型,实现交直流侧的解耦;然后利用VSC上下桥臂纵向换流互斥导通的特点,简化解耦模型参数计算,从而使得系统导纳矩阵恒定,进一步提高计算速度。算例结果表明了所提方法在保持较高精度的同时提升了计算速度。

半隐式延迟解耦电磁暂态仿真方法(二):单端口子模块MMC通用解耦与快速仿真

由于模块化多电平换流器子模块数众多及子模块拓扑的复杂性和时变性,导致仿真精度与效率难以兼顾。该文将半隐式延迟解耦原理用于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)高效电磁暂态仿真建模研究,所得模型具有常规子模块拓扑导纳矩阵恒定、解耦电路简单、计算效率高、方法通用性强等特点。该文首先从MMC单端口子模块状态方程出发,利用矩阵分裂和延迟技术,构建MMC单端口子模块通用半隐式延迟解耦模型,并应用于半桥、全桥和双半桥子模块。然后,基于对模型参数的简化,进一步提出适用于任意单端口子模块拓扑的MMC通用仿真框架,并分析模型的特点,给出计算流程,最后通过算例验证该文方法的准确性和有效性。

存算解耦合的粗粒度可重构阵列访存结构设计

粗粒度可重构阵列架构兼具灵活性和高效性,但高计算吞吐量的特性也会给访存带来压力。在片下动态存储器带宽相对固定的情况下,设计一种存算解耦合的访存结构。将控制逻辑集成在轻量级的存储空间中,通过可配置的存储空间隔离访存和计算的循环迭代,从而掩盖内存延时,同时利用该结构进行串联和对齐操作,以适配不同的计算访存频率比并优化间接访问过程。实验结果表明,该访存结构在目标架构中能够获得1.84倍的性能优化,其中乱序操作可使间接访问得到平均22%的性能提升。