電力電子變壓器電磁暫態建模與仿真

《電力電子變壓器電磁暫態建模與仿真》是2023年機械工業出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：電力電子變壓器電磁暫態建模與仿真
• 出版時間：2023年9月1日
• 出版社：機械工業出版社
• ISBN：9787111734154

內容簡介

電力電子變壓器(power electronic transformer, PET)，也稱固態變壓器，具有模組連線方式複雜、詳細模型節點數量大、開關頻率高的特點，其面臨電磁暫態離線仿真效率極低、實時仿真規模極小的瓶頸。本書聚焦於PET微秒級電磁暫態等效建模理論和仿真技術的難題，主要內容包括：PET電磁暫態等效建模需求與現狀、基於參數轉換的PET等效建模方法、基於高頻鏈連線埠解耦的PET等效建模方法、PET等效模型並行加速仿真方法、PET電磁暫態仿真步長的最佳化選取、PET等效模型閉鎖及死區工況模擬、PET簡化電磁暫態等效建模方法、考慮開關死區效應的PET平均值建模方法以及PET電磁暫態實時低耗等效建模方法。

本書適合於從事電力電子系統建模和仿真領域研究的高等院校、科研院所和工程現場的教師、技術人員和研究生閱讀。

圖書目錄

序言

前言

第1章緒論1

1.1電力電子變壓器的發展前景1

1.2電力電子變壓器的典型套用4

1.2.1拓撲類型4

1.2.2工程套用與樣機研製7

1.2.3風光儲併網系統套用9

1.3電磁暫態仿真的發展現狀13

1.3.1仿真技術現狀13

1.3.2仿真平台現狀15

參考文獻17

第2章PET電磁暫態等效建模需求與現狀21

2.1典型換流器戴維南等效模型分析21

2.1.1等效建模原理22

2.1.2加速原因分析25

2.2PET電磁暫態仿真需求及瓶頸26

2.2.1離線加速仿真26

2.2.2實時低耗仿真27

2.3PET建模和仿真研究現狀28

2.3.1離線加速仿真28

2.3.2實時低耗仿真31

2.4本章小結33

參考文獻33

第3章基於參數轉換的PET等效建模方法37

3.1變壓器模型的建立37

3.1.1雙繞組變壓器模型37

3.1.2多繞組變壓器模型39

3.1.3飽和特性的模擬40

3.2基於參數轉換的DAB型PET等效參數獲取41

3.2.1DAB伴隨電路構建41

3.2.2Y參數矩陣獲取42

3.2.3短路電流列向量獲取47

3.2.4PET二連線埠等效模型49

3.2.5內部信息反解更新51

電力電子變壓器電磁暫態建模與仿真目錄 3.3等效建模方法的適用性擴展52

3.3.1SAB型PET的等效建模53

3.3.2CHB-DAB型PET的等效建模58

3.4仿真驗證62

3.4.1仿真精度測試62

3.4.2加速比測試63

3.5本章小結64

參考文獻64

第4章基於高頻鏈連線埠解耦的PET等效建模方法66

4.1基於Ward等值的模組等效電路獲取66

4.1.1複雜單連線埠功率模組66

4.1.2CHB-DAB功率模組68

4.2基於高頻鏈連線埠解耦的PET等效模型構建71

4.2.1CHB-DAB高頻鏈連線埠解耦模型71

4.2.2PET高頻鏈連線埠解耦模型74

4.3仿真驗證76

4.3.1仿真精度測試76

4.3.2加速比測試77

4.4本章小結78

參考文獻79

第5章PET等效模型並行加速仿真方法80

5.1多執行緒OpenMP工作原理80

5.2MAB等效模型構建81

5.2.1相間CHB-AQAB82

5.2.2相內CHB-AQAB86

5.3等效模型並行化處理及加速效果分析89

5.3.1並行化處理方法89

5.3.2並行加速效果分析91

5.4仿真及實驗驗證92

5.4.1相間CHB-AQAB仿真驗證92

5.4.2相內CHB-AQAB仿真驗證96

5.4.3相間CHB-AQAB實驗驗證101

5.5本章小結103

參考文獻104

第6章PET電磁暫態仿真步長的最佳化選取105

6.1仿真步長對仿真誤差的影響分析105

6.1.1相對方均根誤差105

6.1.2復頻域離散導納相對誤差108

6.2仿真步長對數值穩定的影響分析112

6.2.1多連線埠等效模型112

6.2.2高頻鏈連線埠解耦模型115

6.3仿真步長選取方法116

6.4本章小結118

參考文獻118

第7章PET等效模型閉鎖及死區工況模擬119

7.1閉鎖工況模擬119

7.1.1基本原理119

7.1.2兩種閉鎖模式等效121

7.1.3閉鎖功能集成方式123

7.1.4算法適用性分析124

7.1.5仿真驗證124

7.2死區工況模擬128

7.2.1開關死區等效128

7.2.2仿真驗證132

7.3本章小結134

參考文獻135

第8章PET簡化電磁暫態等效建模方法136

8.1DAB簡化等效模型136

8.1.1連續時域狀態方程的建立136

8.1.2基於傅立葉分解的簡化等效模型138

8.2CHB-DAB簡化等效模型141

8.2.1H橋整流單元等效處理方法141

8.2.2CHB-DAB型PET簡化等效模型141

8.3等效建模方法適用性擴展143

8.3.1MAB簡化等效模型143

8.3.2CHB-MAB型PET簡化等效模型146

8.4仿真驗證148

8.4.1不同頻率下仿真精度測試149

8.4.2不同工況下仿真精度測試151

8.4.3加速比測試152

8.5本章小結152

參考文獻153

第9章考慮開關死區效應的PET平均值建模方法154

9.1DAB平均值建模方法154

9.1.1等效電路化簡154

9.1.2電流平均化處理155

9.2CHB-DAB平均值建模161

9.2.1H橋整流單元建模161

9.2.2CHB-DAB型PET平均值建模163

9.3仿真驗證165

9.3.1仿真精度測試165

9.3.2加速比測試167

9.4本章小結167

參考文獻168

第10章PET電磁暫態實時低耗等效建模方法169

10.1實時低耗等效建模方法169

10.1.1基於有限導納存儲的低記憶體占用EMT解算172

10.1.2電磁暫態等效算法的矩陣表達173

10.1.3基於緊湊型計算邏輯的低延時仿真框架175

10.2實時仿真硬體實現177

10.2.1數據格式177

10.2.2矩陣-向量乘法的實現177

10.2.3多模組分組並行的流水線設計178

10.3仿真驗證179

10.3.1仿真環境179

10.3.2仿真精度測試180

10.3.3硬體資源消耗測試181

10.4本章小結183

參考文獻183

附錄184

附錄AMMC戴維南等效模型主要程式184

附錄B雙半橋子模組MMC等效模型主要程式185

附錄CCHB-DAB功率模組等效參數計算過程186