电力电子变压器(power electronic transformer, PET)，也称固态变压器，具有模块连接方式复杂、详细模型节点数量大、开关频率高的特点，其面临电磁暂态离线仿真效率极低、实时仿真规模极小的瓶颈。本书聚焦于PET微秒级电磁暂态等效建模理论和仿真技术的难题，主要内容包括：PET电磁暂态等效建模需求与现状、基于参数转换的PET等效建模方法、基于高频链端口解耦的PET等效建模方法、PET等效模型并行加速仿真方法、PET电磁暂态仿真步长的优化选取、PET等效模型闭锁及死区工况模拟、PET简化电磁暂态等效建模方法、考虑开关死区效应的PET平均值建模方法以及PET电磁暂态实时低耗等效建模方法。

本书适合于从事电力电子系统建模和仿真领域研究的高等院校、科研院所和工程现场的教师、技术人员和研究生阅读。

序言

前言

第1章绪论1

11电力电子变压器的发展前景1

12电力电子变压器的典型应用4

121拓扑类型4

122工程应用与样机研制7

123风光储并网系统应用9

13电磁暂态仿真的发展现状13

131仿真技术现状13

132仿真平台现状15

参考文献17

第2章PET电磁暂态等效建模需求与现状21

21典型换流器戴维南等效模型分析21

211等效建模原理22

212加速原因分析25

22PET电磁暂态仿真需求及瓶颈26

221离线加速仿真26

222实时低耗仿真27

23PET建模和仿真研究现状28

231离线加速仿真28

232实时低耗仿真31

24本章小结33

参考文献33

第3章基于参数转换的PET等效建模方法37

31变压器模型的建立37

311双绕组变压器模型37

312多绕组变压器模型39

313饱和特性的模拟40

32基于参数转换的DAB型PET等效参数获取41

321DAB伴随电路构建41

322Y参数矩阵获取42

323短路电流列向量获取47

324PET二端口等效模型49

325内部信息反解更新51

 电力电子变压器电磁暂态建模与仿真目录  33等效建模方法的适用性扩展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仿真验证62

341仿真精度测试62

342加速比测试63

35本章小结64

参考文献64

第4章基于高频链端口解耦的PET等效建模方法66

41基于Ward等值的模块等效电路获取66

411复杂单端口功率模块66

412CHB-DAB功率模块68

42基于高频链端口解耦的PET等效模型构建71

421CHB-DAB高频链端口解耦模型71

422PET高频链端口解耦模型74

43仿真验证76

431仿真精度测试76

432加速比测试77

44本章小结78

参考文献79

第5章PET等效模型并行加速仿真方法80

51多线程OpenMP工作原理80

52MAB等效模型构建81

521相间CHB-AQAB82

522相内CHB-AQAB86

53等效模型并行化处理及加速效果分析89

531并行化处理方法89

532并行加速效果分析91

54仿真及实验验证92

541相间CHB-AQAB仿真验证92

542相内CHB-AQAB仿真验证96

543相间CHB-AQAB实验验证101

55本章小结103

参考文献104

第6章PET电磁暂态仿真步长的优化选取105

61仿真步长对仿真误差的影响分析105

611相对方均根误差105

612复频域离散导纳相对误差108

62仿真步长对数值稳定的影响分析112

621多端口等效模型112

622高频链端口解耦模型115

63仿真步长选取方法116

64本章小结118

参考文献118

第7章PET等效模型闭锁及死区工况模拟119

71闭锁工况模拟119

711基本原理119

712两种闭锁模式等效121

713闭锁功能集成方式123

714算法适用性分析124

715仿真验证124

72死区工况模拟128

721开关死区等效128

722仿真验证132

73本章小结134

参考文献135

第8章PET简化电磁暂态等效建模方法136

81DAB简化等效模型136

811连续时域状态方程的建立136

812基于傅里叶分解的简化等效模型138

82CHB-DAB简化等效模型141

821H桥整流单元等效处理方法141

822CHB-DAB型PET简化等效模型141

83等效建模方法适用性扩展143

831MAB简化等效模型143

832CHB-MAB型PET简化等效模型146

84仿真验证148

841不同频率下仿真精度测试149

842不同工况下仿真精度测试151

843加速比测试152

85本章小结152

参考文献153

第9章考虑开关死区效应的PET平均值建模方法154

91DAB平均值建模方法154

911等效电路化简154

912电流平均化处理155

92CHB-DAB平均值建模161

921H桥整流单元建模161

922CHB-DAB型PET平均值建模163

93仿真验证165

931仿真精度测试165

932加速比测试167

94本章小结167

参考文献168

第10章PET电磁暂态实时低耗等效建模方法169

101实时低耗等效建模方法169

1011基于有限导纳存储的低内存占用EMT解算172

1012电磁暂态等效算法的矩阵表达173

1013基于紧凑型计算逻辑的低延时仿真框架175

102实时仿真硬件实现177

1021数据格式177

1022矩阵-向量乘法的实现177

1023多模块分组并行的流水线设计178

103仿真验证179

1031仿真环境179

1032仿真精度测试180

1033硬件资源消耗测试181

104本章小结183

参考文献183

附录184

附录AMMC戴维南等效模型主要程序184

附录B双半桥子模块MMC等效模型主要程序185

附录CCHB-DAB功率模块等效参数计算过程186