风电不确定性输入下电力系统仿真的区间仿射算法

大规模的风电机组并网改变了以同步发电机为主的传统电力系统的暂态特性,此外风电出力的随机性会影响电力系统的暂态稳定性。为此,文中提出了基于仿射算术的电力系统不确定性时域仿真算法,以考虑风电出力的波动性。在双馈风电机组机电暂态模型的基础上,扩展电力系统机电暂态模型,建立考虑双馈风电机组输入功率波动下的电力系统机电暂态仿射模型,通过隐式梯形积分法将仿射模型转化为的仿射雅克比矩阵方程迭代求解。仿真结果表明,文中所提出的仿射方法在不假设输入不确定量概率分布的情况下,能够较蒙特卡洛仿真更快地获得电力系统暂态响应的区间边界。

基于低压电力线实测信道特性的OFDM分析和仿真

根据大量实测数据 ,得到了 3种典型情况的低压电力线信道特性 ,基于此 ,对利用正交频分复用 ( OFDM)调制技术实现高速载波通信的问题进行了分析和仿真研究。讨论了这种通信系统的抗多径干扰性能以及通信系统的参数问题 ,针对几种不同的信号调制方式和不同的发送功率 ,对OFDM系统的传输性能进行了时域仿真 ,结果表明 ,在具有一定的允许发送功率时 ,使用

新型连续B/J类功率放大器设计

为满足无线通信技术对高性能功率放大器的需求,提出一种新型宽带高效率B/J类功率放大器的设计方法。区别于传统连续B/J模式,设计中引入变量因子重塑其时域电压波形表达式,推导出扩展的阻抗设计空间。扩展的阻抗设计空间增加了阻抗匹配的灵活度,拓展了带宽,同时仿真表明可获得与传统连续B/J类功率放大器相同的功率和效率。基于此新型阻抗匹配技术,设计了一款工作频段为1.5~2.5 GHz的GaN HEMT宽带功率放大器。测试结果表明,在该频率范围内,输出功率大于40.6 dBm,漏极效率为72.4%~79.1%,增益为10.6~11.9 dB表明,所提出方法具有有效性.

电源网络低频段S参数拓展方法

电源网络S参数与芯片电源模型(Chip Power Module,CPM)级联可实现电源时域噪声仿真,完成电源完整性设计签核。当下部分仿真工具在AC阻抗优化过程中导出的S参数存在低频段无法覆盖的问题,影响时域纹波仿真精度,如果重新对S参数进行提取,又会增加仿真时间降低仿真效率。针对AC阻抗优化过程中导出的S参数无法覆盖低频段的问题,提出了一种电源网络S参数低频段拓展方法,结合电压调节模块(Voltage Regulator Module,VRM)的R-L模型,推导出低频段的S参数可以借用抽取的S参数中最低频点处的S参数实现低频段S参数的拓展。仿真和实验结果表明,通过对低频段S参数进行拓展,电源时域纹波噪声仿真的精度提升31%。同时,低频段的S参数直接借用已抽取的S参数中低频点的数值无须重复提取,在8 GB内存的配置下,仿真时间节约14%左右,提高了仿真效率。

基于数据驱动与时域仿真融合的电力系统暂态稳定快速评估

随着大规模可再生能源以及交直流混合电力系统的快速发展,具备电力电子特性的元件在电力系统中的占比快速提升,电力系统中的电力电子特性日趋明显。该文针对电力电子化电力系统暂态稳定评估时采用时域仿真方法计算速度慢的问题,提出一种基于数据驱动与时域仿真融合的暂态稳定快速评估方法。该方法从时域仿真法的计算过程入手,建立物理驱动模型与数据驱动模型混合驱动的暂态稳定并行评估框架,采用知识增强的数据驱动模型取代电力电子元件中的微分方程组,从而加快时域仿真计算速度。并在此基础上根据所提跨步欧拉法对数据进行预处理,实现数据驱动模型的跨步预测,将电力电子元件的小步长整合为与同步发电机一致的大步长,进一步加快仿真速度。该文采用改进的IEEE14节点模型对所提算法和模型进行验证,结果表明所提方法在提高仿真速度的同时能够保持较高的准确度。

基于频域反射法的电缆缺陷时域诊断特征波形

频域反射法(frequency domain reflection,FDR)是一种典型的电缆缺陷无损检测方法。针对传统FDR方法存在的问题,该文提出了频域反射法中电缆缺陷的时域诊断波形转化方法。首先利用广义S变换分析反射信号的能量分布。然后划定各反射信号的能量子区域开展独立分析,以降低各反射信号相互干扰和电缆中衰减效应的影响。最后将选定的能量子矩阵区域转化成电缆缺陷的时域诊断波形,并利用该波形对电缆缺陷进行定位和辨识。文中对500 m的仿真电缆模型、40m的同轴电缆和105m的10k V交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电力电缆进行了实验,验证了所提方法可以转化出电缆中缺陷的时域诊断波形,并可以借助该波形准确定位和辨识电缆中阻抗增大和阻抗减小的缺陷。

基于PET控制特性的交直流配电网直流侧低频振荡分析

随着新能源、储能和柔性直流技术的发展,交直流混合配电网逐渐成为未来配电网的重要发展方向,大量电力电子设备接入给配电网带来了低频振荡等动态问题。为深入研究交直流混合配电网直流侧低频振荡问题,文中根据交直流配电网系统实际工程应用,对电力电子变压器主阀塔中的H桥串联和隔离型双向有源桥结构、三相逆变器以及三相Buck变换器等关键环节进行详细建模。通过时域仿真,复现了该交直流配电网实际工程中直流侧的4 Hz低频振荡现象,验证了所建数学模型的正确性。基于所建数学模型对功率和控制器参数等关键影响因素进行了定性分析,最终得出结论如下:功率水平、Buck环节电压环控制参数影响系统稳定性;Buck环节电流环积分系数影响振荡频率。

地下位移三维测量系统低功耗设计

为了解决地下位移三维监测系统供电成本高的问题,文中从系统级和体系结构级等角度对地下位移三维测量系统进行低功耗设计,延长该系统的工作时间。为最大程度地降低该系统的功耗,分别从器件的选择、电路的硬件改进和多电源域等方面采取硬件低功耗措施。通过动态电源管理的方式对各模块进行分时分区供电的软件低功耗优化设计,实现该检测系统的低功耗设计,减少电池电量的消耗。实验结果表明,所设计系统的每个传感单元休眠时电流均降低至80μA,工作一个周期消耗的电量仅为0.00512 mA·h,相对于原系统减少20.95%,在无外部充电的情况下可连续工作约113天,满足在极端条件下长时间工作的需求。

基于斯蒂芬逊迭代的刚性电力系统时域计算交替求解法

相比于传统电力系统,新型电力系统动态过程时间常数差异增大、外部扰动不确定性增强,基于交替求解的时域仿真分析面临着微分方程组刚性变强导致相应非线性代数方程组迭代求解过程中收敛性变差、计算效率降低等问题。为此,文中基于不动点迭代理论,分析了时域仿真交替求解过程迭代收敛机理,提出了改善新型电力系统时域仿真收敛性和计算效率的思路。针对传统交替方法收敛性恶化因素,提出基于标量式斯蒂芬逊迭代的改进交替求解法,并分析了所提方法的迭代计算效率。最后,基于IEEE标准16机68节点系统和某2 970节点实际电网,验证了所提方法的有效性。

GaN基高功率微波器件高效场路协同分析方法

以氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体正促使着固态微波功率器件向着更高功率、更高效率、集成化的方向不断发展,但这会导致器件内部电磁场分布效应更为显著,单一的路仿真已无法满足分析设计的精度需求,亟需建立有源GaN器件与无源电磁结构的一体化协同仿真技术.针对这一需求,本文提出基于时域不连续伽辽金技术的GaN基高功率微波器件高效场路协同仿真方法,将所提取的GaN HEMT(high electron mobility transistor)器件大信号紧凑模型引入电磁场方程中,采用局部时间步进技术以消除非线性紧凑模型及多尺度网格对全局算法稳定性条件的限制,实现有源器件-无源电磁结构、多尺度粗细网格的高效自适应求解.通过数值仿真算例与实验测试及软件计算结果对比展示了本文所提方法准确性和高效性,可为先进大功率微波器件的高可靠研发提供理论基础与设计参考.

基于555时基电路的直流升压电路设计

文章在直流升压电路的拓扑结构的基础上,对该电路进行了理论分析,利用电路仿真软件,构建直流升压电路仿真模型并进行仿真运行,仿真运行结果与理论分析结果吻合。在此基础上,研制了直流升压电路硬件电路并进行了实验,通过实验验证了所设计直流升压电路的可行性。

地铁牵引系统对地表电位影响时域仿真

为了掌握地铁牵引系统引起交流电网直流偏磁的机理,以地表电位为对象,开展地铁牵引系统对临近地表电位影响的时域仿真研究。首先建立了包含轨道、轨-地过渡电阻、隧道、结构钢筋及排流网的地表电位时域仿真模型,随后利用上述模型模拟了列车出站、列车进站、多列车同向运行、多列车上下行运行等工况下所产生的地表电位时域波形。结果表明,偏磁电流与地表电位的时变性源于牵引电流与杂散电流的时变性,且地表电位大小、极性及达到峰值的时刻同时受到列车、观测点、牵引站之间相对位置的影响;多辆列车运行时,当运行间隔增大,各列车产生的地表电位的叠加作用减弱,地表电位时域波形表现为“间歇性”振荡,反之,运行间隔减小,各列车产生的地表电位的叠加作用增强,地表电位时域波形表现为“连续性”振荡;此外,当上下行列车同时进出站时,可能引起地表电位的局部较大脉冲。综上所述,地铁牵引系统时变的地铁牵引电流、列车位置、运行间隔、数量、运行状态等因素共同作用是造成直流偏磁电流及其产生电位极性、峰值与振荡频率变化的主要原因。最后,通过试验实测对仿真模型与所得结论进行了验证。

Spar型漂浮式风力机断缆影响及运动稳定性研究

为探究系泊断裂对漂浮式风力机造成的影响,建立基于Spar平台的漂浮式风力机多刚体动力学模型,研究在正常运行工况以及风浪存在不同夹角工况下系泊断裂对其动力响应的影响,通过考虑漂浮式风力机断缆前后的运动稳定域探讨两种风电场布置的可行性。结果表明:漂浮式风力机的纵荡与横荡运动受系泊断裂的影响较大,且位于荷载方向两侧的系泊相比其他系泊在发生断裂后对风力机运动响应的影响更大;对于风浪夹角工况,30°以下的风浪夹角不会增大系泊断裂给漂浮式风力机带来的不利影响;对于采用共享锚链锚固点的风电场布置而言,星形布置方式存在相邻风力机碰撞的风险,宜采用安全距离较大的六边形布置。

电力电子变压器电磁暂态仿真步长选取方法

电力电子变压器(powerelectronictransformer,PET)在能源互联网与分布式新能源发电并网中发挥着重要作用。为精确拟合高频开关过程,PET常采用小步长仿真,但受限于仿真资源与效率,仿真步长不能取得过小,选取合理的仿真步长是获取最佳仿真效率与精度的关键。该文提出一种基于复频域导纳分析的PET电磁暂态仿真步长选取方法。首先,通过数值积分截断误差揭示了仿真步长对仿真精度的影响机理,明确高频变压器端口仿真误差为主要分析对象;其次,分别针对非谐振型变压器与谐振型变换器,以高频变压器端口复频域导纳、离散化导纳之间的关系表征积分算法引入的误差,得到可接受误差范围对应的仿真步长上限;最后,综合考虑高次谐波对仿真误差的影响,提出电力电子变压器电磁暂态仿真步长选取方法。以上理论均在PSCAD/EMTDC中仿真验证。

DC600V客车电源模拟负载试验台

针对铁路客车上的逆变电源设备检修后测试规范性差、效率低、无法记录数据、无法带载试验等关键问题,研制了DC600V客车电源模拟负载试验台。试验台具有试验机位多、测试效率高、过程自动化等优点,提高电源设备的故障处理效率和成功率,节约电源设备检修维护成本,确保客车运行中用电的稳定安全。

基于时域仿真的戴维南等值参数跟踪计算方法

针对戴维南等值参数在暂态过程中不断变化的实际情况,提出基于时域仿真的戴维南等值参数跟踪计算方法。该方法没有基于任何假设前提,计算得到的戴维南等值参数精度高,克服了现有计算方法在系统内部发生扰动时精度差的缺陷,并在PSD-BPA暂态稳定程序中得到实现。3机10节点系统和2008年华中电网丰大方式的仿真结果表明,基于时域仿真的戴维南等值参数计算方法,能保证戴维南等值参数跟踪计算的结果准确、有效,可以广泛应用于电力系统的系统分析与控制。

基于Matlab/Simulink的随机路面建模与不平度仿真

在分析路面空间频率功率谱密度、时间频率功率谱密度与方差之间关系的基础上,建立了路面随机信号生成模型,在不同车速情况下进行了仿真,生成了B和C级随机路面时间激励信号。利用功率谱密度和方差分析,对所建立模型的仿真结果与路面分级标准进行比较,证明所建模型产生的随机信号功率谱和方差值与国家规定的路面等级标准一致,结果准确,可以为车辆控制研究提供可靠的激励信号。

直流系统控制方式对大扰动后交直流混合系统电压和功率恢复的影响

使用电力系统暂态安全评估工具 TSAT 基于南方电网2005 年规划数据研究了直流控制方式和低压限流器参数对大扰动后交直流混合系统电压和功率恢复的影响。结果表明,常规的整流侧定电流、逆变侧定直流电压控制比整流侧定功率、逆变侧定熄弧角控制有利于大扰动后交流换流母线电压的恢复;为缓解大扰动后有功功率和无功功率失衡的问题,低压限流器参数的大小应取折中值。

一种线路极限传输容量的在线计算方法

提出了一种电力系统在线极限传输容量的计算模型和实用化算法。这一模型基于发电计划和短期负荷预测来定义负荷发电增长方向,全面地考虑了系统在一个预想故障集下的暂态稳定约束、静态稳定约束、电压和支路潮流等静态运行约束。文中采用了一种考虑暂态稳定约束的连续潮流算法来求解,在充分利用连续潮流可以有效地计及静态稳定和安全约束的同时,采用快速时域仿真技术来处理暂态稳定约束。对一个300节点的实际系统和50个故障组成的故障集的应用表明,文中所提模型和算法是有效实用的。

牵引供电低频网压振荡影响规律研究

目前多条电气化铁道出现了低频率的网压振荡、波动现象,造成了机车的牵引封锁。机车–牵引网(简称车网)互联系统低频网压振荡具有很强的不可预见性,利用阻抗分析法对低频网压振荡问题进行分析,并基于Matlab/Simulink仿真平台建立了HXD2B型电力机车与牵引网的联合仿真模型,再现了牵引供电低频网压振荡现象。通过与实测波形对比,验证了模型的正确性。在车网联合仿真模型的基础上,分析和讨论了牵引网长度、牵引变压器接线方式、机车负载情况及机车控制参数对低频网压振荡的影响规律。仿真结果表明,减小牵引供电系统阻抗(改变牵引网长度、牵引变压器接线方式)或增大机车系统阻抗(改变机车负载情况、机车控制参数)均能抑制低频网压振荡现象。