三电平逆变器SHEPWM优化方法的研究

以中点箝位型三电平逆变器(Three-level Inverter,简称TLI)为模型,提出了基于蚁群算法(Ant Colony Algorithm,简称ACA)求解非线性方程组的方法.求取特定消谐脉宽调制(Selective Harmonic Elimination Pulse Width Modulated,简称SHEPWM)的开关角度.ACA在求解非线性方程组时无需求解方程的初值,故加快了计算速度.用MatLab/Simulink仿真研究了消谐波的效果.并用IGBT搭建了中点箝位型TLI实验电路模型,对SHEPWM的消谐波效果进行了验证.实验结果证明了基于ACA的SHEPWM求解方法在TLI应用中的有效性.     

基于Walsh变换的逆变器SHEPWM技术

介绍了一种基于Walsh变换的逆变器SHEPWM技术,分析并给出了基于Walsh变换的单极性输出波形的数学模型及其求解过程.利用Walsh函数波形分析技术,通过求解线性代数方程组对逆变器开关角进行优化,并通过搜索全部可行的初始条件得到开关角关于基波幅值的分段线性方程,从而解决了逆变器SHEPWM技术在线求解开关角的难题.两个算例(单极性和双极性PWM)的求解结果证实了该方法的正确性.     

基于差分进化算法的逆变器SHEPWM方法的研究

针对两电平特定谐波消除(Selective Harmonic Elimination Pulse Width Modulation, SHEPWM)非线性方程组的求解,提出采用差分进化算法(Differential Evolution Algorithm,DE)对两电平逆变器消谐模型的非线性超越方程组求解的方法。DE求解SHEPWM方程组克服了数值方法需要初值的不足。给出调制度0～1.15下的开关角轨迹,和遗传算法求解进行对比,得出DE求解具有更高的精度。为验证差分进化算法求解的正确性和可行性,用Matlab/Simulink进行仿真研究,并以DSP(TMS320F28335)为核心搭建了两电平逆变器进行实验。仿真和实验结果证明了差分进化算法求解的正确性和可行性。     

电力系统分散协调多目标优化励磁控制

介绍了多机电力系统分散协调励磁控制的建模方法,利用相关特性法优化计算权矩阵, 在希望的系统阻尼比和适当的机端电压反馈系数的共同约束下,求解Levine-Ahlans方程组得到最优反馈系数.对一个典型复杂系统(EPRI-36系统)进行了分散控制结构约束下的全局励磁调节反馈系数优化计算.根据所得优化计算结果,使用电力系统分析综合程序(PSASP6.2)用户自定义功能对求取的励磁规律建摸、仿真.给出了Levine-Athans方程组的解和基于此解的仿真结果.     

基于DSP在线实现特定谐波消除技术的2种方法

在数字信号处理器中分别用线性插值法和牛顿迭代法实现了特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术开关角度的在线计算。首先,利用三角函数倍角关系将级联七电平逆变器SHEPWM消谐方程组转换为代数多项式方程组的形式;然后,利用数学软件MATLAB中的Solve函数对其进行求解得到了调制比区间[0.485,1.07]内的所有解,并绘制了开关角度随调制比变化的轨迹,分析了开关角度变化的特点。选取其中一组开关角度,分别用数据查表结合线性插值的方法和对开关角度进行一元线性拟合并用拟合方程求解的开关角度作为牛顿迭代的初值而后用牛顿迭代法计算开关角度的方法,实现了级联七电平逆变器SHEPWM开关角度的在线计算,对2种方法的特点进行了分析和比较。仿真和实验证明了利用Solve函数求解多项式方程组得到的开关角度解是正确的,所述2种方法是可行的。     

直流伺服系统模型及其辨识

完成了对直流伺服系统的建模以及辨识,尤其是利用系统的阶跃响应数据对直流伺服系统的模型进行了直接辨识,由系统阶跃响应采样数据构造线性方程组.通过对方程组求解估计出系统参数,对辨识出的系统进行仿真.将仿真结果与原阶跃响应数据比较表明:所采用的辨识方法取得了良好的辨识效果.     

三电平逆变器SHEPWM技术的所有解问题

针对多电平逆变器特定谐波消除SHEPWM(selective harmonic elimination pulse-width modulation)求解非线性方程组对开关角度初值依赖性高的问题,采用三角函数倍角关系将三电平中点钳位NPC(neutral pointclamped)逆变器SHEPWM非线性方程组转换为代数多项式的模式,并利用MATLAB中的Solve函数对多项式模型进行求解,在无需开关角初值的情况下得到了全调制比下的所有解。给出了开关角及线电压谐波失真THD(total harmonics distortion)随调制比变化的轨迹,分析和比较了开关角解的分布特点,为实际工程中开关角度的选取提供了理论依据。最后仿真和实验验证了利用Solve函数所求开关角度的正确性和可行性。     

特定消谐技术中非线性方程组数值等效及求解方法的改进

针对非线性方程组求解过程中大量的三角函数计算影响求解速度、增大计算误差以及非线性方程组求解过程中初值选取困难、影响求解收敛性等问题,提出三角函数数值等效转化的方法,即将高倍角三角函数转化成单倍角三角函数,使得非线性方程组中不含三角函数,因此,在计算中避免大量三角函数的计算,减小误差,提高了计算精度.同时,在方程求解时引入同伦算法,利用该算法的大范围收敛特性,降低初值给定难度,加快求解速度.此外,基于提出的方法,给出了两组初值给定方法,并通过实际算例计算,验证了该方法的有效性.     

基于不对称分布参数的同杆双回线双端故障测距算法

针对同杆双回线的特点,基于不对称的分布参数模型,提出利用线路两端电气量的同杆双回线故障测距算法.算法不需要两端数据同步,不需要判别故障类型,不受系统阻抗和过渡电阻的影响.利用自适应遗传算法(AGA)求解故障测距方程组,基于Matlab进行仿真计算,结果证明了算法的正确性和高精度.     

半无限优化的光滑化拟Newton法及其在最优潮流中的应用

提出求解半无限优化(SIP)问题的一类新算法—光滑化拟Newton法.基于非线性互补函数(non linearcomp lem entary prob lem-NCP function),转化SIP问题的KKT系统为非光滑方程组,设计光滑化拟Newton法求解该方程系统.该方法的特点是在每步迭代中只需求解一个线性方程组系统,且算法具有较好的全局与局部超线性收敛性.利用该方法求解电力系统暂态稳定约束的最优潮流(optim al power flows w ith transient stab ility constraints-OTS)问题,计算结果显示该算法的有效性.     

三电平逆变器SHE-PWM的研究

以应用于高压变频装置的三电平逆变器为特定的研究对象,对特定消谐(Selective Harmonic Elimination Pulse Width Modulation,SHEPWM)技术的求解与应用进行了分析和研究。针对用数值算法求解SHEPWM非线性方程组时初值选择困难的情况,提出一种新的求解方程组。建立了NPC逆变器SHEPWM方法的数学模型,着重介绍了同伦算法的基本思想、模型构造以及求解方法,最后对用同伦算法计算的NPC逆变器模型的结果进行了仿真和实验研究,研究结果证明了SHEPWM和同伦算法的可行性。     

三电平逆变器SHEPWM非线性方程组的求解

初值对三电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic elimination PWM, SHEPWM)非线性方程组求解过程收敛与否和收敛速度都至关重要。为了提高非线性方程组的求解速度,提出了一种以冲量相等、重心重合为原则的求取非线性方程组初值的方法,使得每一个M下取得的初值往往可以保证大多数M(以0.01为分辨率)值对应的非线性方程组收敛,而且显著加快了迭代的收敛速度。对采用所提方法求得的初值不能收敛的M值对应的方程组求解,采取了以其相邻的M值对应的数值解为初值的有效方法,结合这两种初值方法。以11个开关切换点为例,以0.01为调制度M的分辨率,对M从1.15到0.01范围内的每一点上的非线性方程组,采用Matlab6.5中提供的基于牛顿迭代法的fsolve函数,分别求解,并给出至少一个可以实现的数值解。讨论了三电平逆变器SHEPWM问题的多解现象和简单的优化原则。建立了二极管箝位三电平逆变器实验电路模型,对所求SHEPWM的解抽样进行实验,实验证明了所求解能够实现基波控制目标并消除选定的低频次谐波,证明该文提出的方法是有效的。     

电力系统分散协调多目标优化励磁控制

介绍了多机电力系统分散协调励磁控制的建模方法,利用相关特性法优化计算权矩阵,在希望的系统阻尼比和适当的机端电压反馈系数的共同约束下,求解Levine-Ahlans方程组得到最优反馈系数。对一个典型复杂系统(EPRI-36系统)进行了分散控制结构约束下的全局励磁调节反馈系数优化计算。根据所得优化计算结果,使用电力系统分析综合程序(PSASP6.2)用户自定义功能对求取的励磁规律建摸、仿真。给出了Levine-Athans方程组的解和基于此解的仿真结果。     

基于捕食策略遗传算法的3电平中点箝位型逆变器特定谐波消除脉宽调制技术

基于遗传算法(GA)的特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术存在易早熟、易收敛于局部最优解等问题,影响了开关角度解的精确度。为此,提出了基于改进遗传算法的3电平SHEPWM控制技术。该方法通过采用捕食策略遗传算法(PSGA)对3电平SHEPWM方程组进行求解,解决了传统数值算法对初值的依赖性、标准遗传算法易早熟等问题,同时该方法可拓展到更多电平的SHEPWM方程组求解中。以1/4周期3角度SHEPWM方程组为例,给出了各个调制度下的开关角度轨迹,同时给出了较高调制度下的另1组可行解。算例结果验证了该方法的正确性。     

重叠型区域分解法在叠片铁心三维涡流场有限元分析中的应用

应用重叠型区域分解法(ODDM)求解复频域非线性各向异性叠片铁心的三维涡流场,并应用复数牛顿-拉夫逊法求解非线性代数方程组.以P21C-M1模型为例,验证了该方法的有效性.     

级联型逆变器的双波段阶梯调制

多电平变换器作为一种应用于高压大功率变换场合的新型变换器,其相应的电路拓扑结构和PWM控制方法是当前的一个研究热点.基于现有的研究成果,本文对阶梯调制特定消谐方法进行了继续研究,推导了阶梯调制特定消谐方程组的模型,在求解过程中提出了双波段的思想,并对这种双波段(Pattern A和B)进行了求解.仿真和实验的结果都证明了阶梯调制特定消谐研究的正确性.     

一种3/2接线方式下的开关设备回路电阻评估方法研究

针对3/2接线方式开关设备回路电阻的在线评估问题,提出了一种基于电流测量的在线评估方法。利用基尔霍夫定律和欧姆定律建立3/2接线方式开关站开关设备的数学模型,将求解开关设备电阻的问题转化为求解非齐次线性方程组的问题。在求解过程中,对于存在相关性的方程组系数矩阵,利用条件数的大小作为选取方程组系数矩阵组合的判断依据对数学模型进行优化可有效提高求解精度,从而提高评估的质量。以某500 k V开关站的实测电流数据进行仿真计算,验证了本方法的有效性。     

基于图形处理器的电力系统稀疏线性方程组求解方法

针对电力系统大规模线性方程组的稀疏特点,提出了基于图形处理器(GPU)的直接求解方法。该方法首先利用基于先排序的分块对角加边形式(BBDF)划分方法对方程组系数矩阵进行分割,形成具有粗粒度和细粒度两层并行结构的线性方程组,然后利用GPU的线程块和线程并行特性对其分别予以求解。将上述方法应用到电力系统暂态稳定计算中,并对其加速效果进行了测试。测试结果表明,在目前普及的设备上,所提方法可获得3~4倍的加速比;在高端设备上,能够获得7~8倍的加速比。     

电站设备可靠性问题的威布尔模型求解优化方法

对电站设备实施以可靠性为中心的维修,三参数威布尔模型中参数的求解过程复杂.利用极大似然原理建立关于三参数的极大似然方程组,将该方程组的求解转化为一个非线性规划问题.根据方程中形状和位置参数的物理意义,确立约束条件,进而将参数的求解过程转变为非线性方程的极大值问题.采用基于广义简约梯度法的“规划求解”功能,求出该方程在取得极大值时所对应的参数估计量,确立威布尔模型.通过蒙特卡罗模拟数据和应用实例进行计算比较,结果表明该方法便捷、有效、精度高.以威布尔模型为基础进行可靠性指标计算,为电站检修人员科学决策提供依据.     

基于电流源逆变器消除谐波的算法研究与应用

对电流源型逆变器（CSI）的谐波消除技术（SHE—PWM）进行了分析和研究。针对电流源逆变器在求解非线性超越方程组时存在初始值选定困难的问题,通过数学推导提出了利用梯形调制法（TPWM）选择牛顿迭代法（Newton—Raphson method）初始值的方法。利用数学计算得出此方法可以加快数据收敛,有效地提高电流源逆变器非线性超越方程组的求解速度。最后通过对此方法进行了软件仿真和实验,仿真和验证结果证实此方法的正确性。