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电力系统拓扑分析的LU矩阵分解算法

电网技术 2015年第10期39卷 2869-2874页

作者：刘鲁锋付立军舰船综合电力技术国防科技重点实验室(海军工程大学) 湖北省武汉市430033

电力系统拓扑分析是电力系统仿真与状态估计的基础。传统的电力系统拓扑分析算法需要进行大量的图搜索与逻辑运算,计算效率较低,无法适应现代大规模复杂电力系统的拓扑分析需要。为实现大规模复杂电力系统的实时拓扑分析,基于电力系统... 详细信息

电力系统拓扑分析是电力系统仿真与状态估计的基础。传统的电力系统拓扑分析算法需要进行大量的图搜索与逻辑运算,计算效率较低,无法适应现代大规模复杂电力系统的拓扑分析需要。为实现大规模复杂电力系统的实时拓扑分析,基于电力系统网络支路—节点关联矩阵的LU分解,提出了一种新型拓扑分析算法。该算法不仅具有简化节点间邻接信息处理的性能优势,而且具有以算术运算取代逻辑运算、低运算量、适用于矩阵计算加速技术的效率优势。针对波兰3375-节点测试系统进行拓扑分析,该算法与几种传统算法相比耗时更少。算例分析结果验证了该算法的正确性与良好的实时性。

关键词：电力系统拓扑分析关联矩阵 LU分解

一种多时间尺度降阶原则及其在交直流电力系统中的应用

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中国电机工程学报 2009年第13期29卷 41-47页

作者：马凡马伟明付立军海军工程大学电力电子技术研究所湖北省武汉市430033

基于奇异摄动理论及矩阵特征值扰动定理,推导得出多时间尺度系统在小扰动作用下,采用忽略快动态或固定慢动态降阶时,降阶前后系统静态稳定性的一般规律,并给出一种使该稳定性规律成立的奇异摄动参数范围的计算方法,从而提出一种小扰动... 详细信息

基于奇异摄动理论及矩阵特征值扰动定理,推导得出多时间尺度系统在小扰动作用下,采用忽略快动态或固定慢动态降阶时,降阶前后系统静态稳定性的一般规律,并给出一种使该稳定性规律成立的奇异摄动参数范围的计算方法,从而提出一种小扰动作用下多时间尺度系统的降阶原则,该降阶原则能保证降阶前后系统的静态稳定性一致。建立交直流电力系统中典型电力电子元件的开关周期平均奇异摄动模型,并运用所提出的降阶原则,对简单交直流电力系统进行降阶研究。降阶前、后系统在小扰动作用下的时域仿真结果证明所提出的降阶原则是有效的,能应用于交直流电力系统静态稳定性分析。

关键词：奇异摄动理论矩阵特征值扰动多时间尺度降阶交直流电力系统静态稳定性

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基于突变理论的独立电力系统电压稳定性分析

电工技术学报 2018年第20期33卷 4855-4863页

作者：胡健付立军马凡舰船综合电力技术国防科技重点实验室(海军工程大学) 武汉430033

电力电子变换设备高度集成的独立电力系统电压稳定性是系统设计与运行阶段需要重点考虑的因素。为了减小系统稳定性分析时的计算量,提高分析速度,提出一种基于突变理论的独立电力系统电压稳定分析方法。通过数学推导的方法得到典型独立... 详细信息

电力电子变换设备高度集成的独立电力系统电压稳定性是系统设计与运行阶段需要重点考虑的因素。为了减小系统稳定性分析时的计算量,提高分析速度,提出一种基于突变理论的独立电力系统电压稳定分析方法。通过数学推导的方法得到典型独立电力系统的势函数、平衡曲面和分歧点集合的数学描述,建立燕尾流形突变的稳定性分析方程,并给出基于突变理论的独立电力系统电压稳定裕度指标。最后通过某独立电力系统例子,说明所提方法的有效性。

关键词：独立电力系统电压稳定突变理论电力电子集成

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舰船电力系统保护性能指标计算方法

华中科技大学学报（自然科学版） 2013年第5期41卷 127-132页

作者：方明付立军叶志浩冀欣海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室湖北武汉430033 海军工程大学电气工程学院湖北武汉430033

为定量计算和分析舰船电力系统的保护性能,基于舰船电力系统继电保护的基本任务和功能要求,分别采用短路路径的加权故障切除时间和加权失电负荷作为快速性和选择性指标,建立了一套保护性能量化指标模型.以典型的舰船电力系统环形网络为... 详细信息

为定量计算和分析舰船电力系统的保护性能,基于舰船电力系统继电保护的基本任务和功能要求,分别采用短路路径的加权故障切除时间和加权失电负荷作为快速性和选择性指标,建立了一套保护性能量化指标模型.以典型的舰船电力系统环形网络为例,结合时间电流保护和差动保护的原理,给出了这2种保护的性能指标计算方法.计算结果表明:在断路器可靠性较高的情况下,差动保护的整体性能优于时间电流原则保护方法的,但差动保护的性能随断路器可靠性下降而降低的幅度远大于时间电流保护.

关键词：舰船电力系统保护性能量化模型时间电流保护差动保护

基于隐式梯形–时步保持法的3/12相电机建模

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中国电机工程学报 2011年第31期31卷 159-165页

作者：纪锋付立军王公宝王刚舰船综合电力技术国防科技重点实验室(海军工程大学) 湖北省武汉市430033

综合电力系统(integrated power system,IPS)包含3/12相双绕组发电机等特殊高阶非线性元件,现有电力系统电磁暂态仿真软件均不提供其仿真模型。为此,采用隐式梯形法对双绕组发电机数学模型进行差分离散化处理,通过定、转子分离迭代,推... 详细信息

综合电力系统(integrated power system,IPS)包含3/12相双绕组发电机等特殊高阶非线性元件,现有电力系统电磁暂态仿真软件均不提供其仿真模型。为此,采用隐式梯形法对双绕组发电机数学模型进行差分离散化处理,通过定、转子分离迭代,推导出电机等效电路模型,并在PSCAD中建立双绕组发电机仿真模型。应用时步保持算法,将模型的仿真时步划分为计算时步和保持时步,提高了计算速度。最后,构建综合电力推进系统试验平台,发电机空载短路、推进系统调速的试验与仿真结果吻合,验证了建模方法的有效性和所建模型的正确性。研究表明,基于隐式梯形–时步保持算法的建模方法能够准确高效地建立双绕组发电机的仿真模型,可应用于EMTP类仿真软件,并可推广至IPS各类多相电机建模。

关键词：综合电力系统隐式梯形法时步保持算法双绕组发电机仿真模型

采用周期轨Poincaré映射的非线性电力电子系统小干扰稳定性分析

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中国电机工程学报 2012年第1期32卷 84-92,14页

作者：王刚范学鑫付立军纪锋马海鑫舰船综合电力技术国防科技重点实验室(海军工程大学) 湖北省武汉市430033

拓扑结构切换、占空比控制方法和非线性元件均可使电力电子系统具有非线性特性,因此其小干扰稳定问题属于微分方程周期轨的稳定问题。由于状态空间平均法误差较大、难以预测分叉,而数值仿真法物理概念不清晰,因此,提出了基于梯形积分法... 详细信息

拓扑结构切换、占空比控制方法和非线性元件均可使电力电子系统具有非线性特性,因此其小干扰稳定问题属于微分方程周期轨的稳定问题。由于状态空间平均法误差较大、难以预测分叉,而数值仿真法物理概念不清晰,因此,提出了基于梯形积分法的非线性电力电子系统周期轨稳定性分析方法。利用梯形积分法描述系统占空比方程和每阶段的非线性状态方程,由隐函数求导法和链式求导法计算周期轨Poincaré映射的雅可比(Jacobian)矩阵,提出了系统稳定裕度指标,建立了基于周期轨Poincaré映射的非线性电力电子系统小干扰稳定性分析方法。该方法能够克服小干扰稳定传统分析方法的困难,揭示非线性电力电子系统失稳的动力系统机制。仿真分析验证了算法的有效性。

关键词：非线性电力电子系统小干扰稳定性周期轨 Poincaré映射

直流侧电流断续时不控整流器的动态小信号数学模型建立与验证

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中国电机工程学报 2010年第9期30卷 40-46页

作者：马凡马伟明付立军王刚康军舰船综合电力技术国防科技重点实验室(海军工程大学) 湖北省武汉市430033

为解决直流侧电流断续模式(discontinuous current mode,DCM)下不控整流器因扰动过程中直流脉波周期、导电角均可变而不易数学建模的问题,通过研究带LC滤波的m相桥式不控整流器DCM下的稳态模型,得出导电角和电源电压初始相角的非线性约... 详细信息

为解决直流侧电流断续模式(discontinuous current mode,DCM)下不控整流器因扰动过程中直流脉波周期、导电角均可变而不易数学建模的问题,通过研究带LC滤波的m相桥式不控整流器DCM下的稳态模型,得出导电角和电源电压初始相角的非线性约束方程,提出一种将不控整流器近似为定直流脉波周期、定导电角的可控整流器的小信号建模方法,并运用开关函数法和谐波平衡原理,分别建立带LC滤波的单相、三相桥式不控整流器DCM下状态方程形式的小信号数学模型。通过与经实验验证的仿真模型进行对比,证明所提出的建模方法是有效的,所建立的小信号数学模型维数越高,计算结果越精确。

关键词：不控整流器电流断续模式小信号模型开关函数谐波平衡原理

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兆瓦级脉冲间歇整流装置热分析

电工技术学报 2018年第12期33卷 2751-2757页

作者：徐尘付立军卢露海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室武汉430033

脉冲间歇整流装置多适用于短时大功率脉冲工作的应用场合,采用功率二极管或晶闸管作为其主功率器件。该装置在运行过程中产生的功率损耗将显著抬升器件结温,需合理设计散热系统以确保装置安全可靠运行,但针对该类装置的热分析方法却鲜... 详细信息

脉冲间歇整流装置多适用于短时大功率脉冲工作的应用场合,采用功率二极管或晶闸管作为其主功率器件。该装置在运行过程中产生的功率损耗将显著抬升器件结温,需合理设计散热系统以确保装置安全可靠运行,但针对该类装置的热分析方法却鲜见报道。以某型兆瓦级脉冲间歇整流装置为例,基于热电比拟关系,综合运用流体分析、暂态热分析、曲线拟合等手段,从功率单元热参数提取、换热器模型建立、热源计算等方面递进地为该装置进行热分析,建立全局热阻抗网络。所提出的全局热阻抗网络模型可对不同工况下器件结温、散热器温度等进行预测,装置出厂试验结果证明了该模型的有效性。

关键词：晶闸管电力电子整流热分析散热系统设计 Cauer网络

基于改进广义导抗法的独立电力系统静态稳定性分析

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电工技术学报 2017年第15期32卷 161-168页

作者：胡健付立军王刚马凡舰船综合电力技术国防科技重点实验室(海军工程大学) 武汉430033

系统稳定性是独立电力系统设计和运行时需要被重点考虑的因素。由于现有稳定性判据的保守性,使得独立电力系统在设计时为保证稳定运行而付出了更多代价,对电力电子装置级联的条件提出了更严格的限制。为此提出同时考虑增益裕度约束和相... 详细信息

系统稳定性是独立电力系统设计和运行时需要被重点考虑的因素。由于现有稳定性判据的保守性,使得独立电力系统在设计时为保证稳定运行而付出了更多代价,对电力电子装置级联的条件提出了更严格的限制。为此提出同时考虑增益裕度约束和相位裕度约束的改进广义导抗稳定性分析方法,推导了具有更小禁止域的稳定性判据,用以计算多运行点系统的电源广义阻抗约束集和负载广义导纳集。以某同步整流发电机带恒功率负载的独立电力系统为例,验证了所提出的稳定性分析方法的正确性。与现有方法相比,该方法有效降低了保守性,提高了分析精度。

关键词：独立电力系统整流发电系统恒功率负载稳定性分析