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基于离散状态空间小步合成的固态变压器大步长仿真方法
A Large-Step Simulation Method for Solid State Transformers Based on Small-Step Discrete State-Space Composition
张勇 · 徐晋 · 李子润 · 汪可友 等6人 · 中国电机工程学报 · 2025年3月 · Vol.45
固态变压器（SST）在新型电力系统中的应用日益广泛，但其拓扑复杂、节点众多且开关频率高，导致电磁暂态仿真效率低下。本文提出一种基于离散状态空间小步合成的大步长仿真方法。通过建立小步长离散状态空间模型，利用小步迭代合成法构建大步长仿真模型，并引入二次等效方法降低系数矩阵维度与计算复杂度。结果表明，该方法在100 kHz开关频率下可有效减小数值积分与开关动作误差，显著提升SST仿真精度与效率。
解读: 该固态变压器仿真方法对阳光电源的储能变流器和光伏逆变器产品线具有重要应用价值。特别是在ST系列储能变流器和SG系列高频光伏逆变器的开发中,可显著提升基于SiC/GaN的高频拓扑设计效率。通过该方法可以在前期仿真阶段快速验证100kHz以上高频设计方案,为PowerTitan等大功率产品的多电平拓扑优...
一种适用于多种运行工况的模块化多电平换流器集成电池储能系统电磁暂态仿真模型
An Electromagnetic Transient Simulation Model of MMC-BESS for Various Operating Conditions
Shunliang Wang · Minghao Huang · Hao Tu · Rui Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年8月
现有模块化多电平换流器集成电池储能系统（MMC-BESS）的电磁暂态（EMT）仿真模型常存在计算效率低和故障行为模拟不准确的问题。为此，本文提出一种高效的EMT仿真模型。该模型改进了详细等效模型（DEM），考虑了同一桥臂中两个开关同时关断的复杂工况；通过引入辅助PSCAD开关并利用其内置插值算法模拟换流器闭锁状态，结合补充判据公式模拟电池断开过程，并提出加速计算方法以进一步提升仿真效率。在PSCAD/EMTDC环境下，针对HVDC系统进行了稳态、暂态及故障工况的仿真验证，结果表明所提模型具有较高...
解读: 该MMC-BESS电磁暂态仿真模型对阳光电源PowerTitan大型储能系统和ST系列储能变流器的研发具有重要价值。模型通过改进DEM算法和辅助开关插值技术，可精确模拟换流器闭锁、电池断开等复杂故障工况，直接支撑阳光电源多电平储能变流器的拓扑优化设计。高效仿真能力可加速产品在HVDC储能应用场景下的...
自适应粒度指数积分算法用于电力电子变换器系统的高效仿真
Adaptive-Grained Exponential Integrator Algorithm for Efficient Simulation of Power Converter Systems
Jared Paull · Carl Knickle · Nicole Lofroth · Liwei Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年2月
电磁暂态（EMT）仿真在复杂电力电子变换器系统的设计与验证中日益重要。本文提出一种自适应粒度指数积分（AGEI）算法，通过预计算离散化步长以降低内存开销，并在开关事件间执行序贯中间积分以加速暂态过程仿真。该算法采用变步长高阶积分策略，在仿真速度与计算开销之间取得平衡，并根据误差阈值动态调整激励函数项数。AGEI算法具有L稳定性，可灵活适用于刚性和非刚性电路系统，兼容多种变换器拓扑与参数。实验验证了其精度，仿真案例表明其较Simulink和PLECS分别实现8倍和3倍以上的速度提升，尤其在仅含直流...
解读: 该自适应粒度指数积分算法对阳光电源电力电子系统开发具有重要价值。在**ST储能变流器**和**SG光伏逆变器**的设计验证阶段，AGEI算法可将EMT仿真速度提升3-8倍，显著缩短三电平/多电平拓扑的开发周期。对于**车载OBC**和**电机驱动器**等含刚性电路的产品，该算法的L稳定性和变步长策略...