Katika mitandao ya kisasa ya umeme ya AC/DC, vibadilishaji vya elektroniki za nguvu huzalisha mwingiliano wa harmoniki na mienendo ya haraka ya udhibiti pamoja na tabia ya masafa ya msingi. Miundo ya EMT inaweza kunasa maelezo haya, lakini gharama za ukokotoaji huongezeka katika mifumo mikubwa; kwa upande mwingine, miundo ya kawaida ya phasor na average-value, ingawa ni ya haraka zaidi, inaweza isiwasilishe kwa kiwango cha kutosha uunganishaji wa harmoniki. DQsym hutoa mazingira ya MATLAB/Simulink yenye msingi wa vizuizi yanayotumia nadharia ya phasor yenye kubadilika kati ya mbinu hizi mbili. Vipengele vya harmoniki vilivyochaguliwa vya ishara huwakilishwa kama coefficients za Fourier zinazobadilika kwa muda; vipengele vya mfuatano chanya, hasi na sifuri hubadilishwa kuwa muundo wa pamoja wa ishara katika fremu za marejeleo za DQ. Kwa sababu vyanzo, shughuli za kihisabati, miundo ya state-space, vizuizi vya kipimo na kibadilishaji cha MMC kilichowastanishwa katika toleo la sasa hutumia muundo uleule, mtumiaji anaweza kujenga modeli kwa mantiki ya kawaida ya kazi ya Simulink. Katika uthibitishaji, jaribio la kuzidisha harmoniki lilitoa ukubwa uleule wa msingi wa 50 Hz na thamani ileile ya %160,79 THD kama matokeo ya EMT; katika mfano wa MMC wa kituo kimoja unaodhibitiwa kikamilifu, voltage ya PCC, mkondo wa gridi na mikondo ya mikono vilionyesha ulinganifu wa karibu na rejea ya EMT. Kizuizi muhimu cha modeli ni kwamba katika toleo la v1.0 wigo wa vibadilishaji bado ni mdogo, mienendo ya kimakanika ya jenereta haitumiki, na mzigo wa ukokotoaji huongezeka kadiri mpangilio wa harmoniki unavyoongezeka.

Kwa mtazamo wa MATLAB, utafiti unaonyesha wazi sana kwamba algoriti ya utafiti si faili moja tu ya `.m`. Katika DQsym, skripti za MATLAB huainisha vigezo vya ingizo na mipangilio ya kazi; vizuizi vya Simulink huunda mfumo wa kimwili/kidinamiki; masked subsystem huficha ugumu wa algoriti za ndani kutoka kwa mtumiaji; vizuizi vya state-space hutatua milinganyo tofauti; vizuizi vya kipimo hubadilisha tena ishara za DQsym kwenda kwenye kikoa cha muda, na uchambuzi wa baadae kama FFT unaweza kufanywa kwa kutumia vitendaji vya MATLAB. Hivyo, mtumiaji anaweza kuunganisha modeli ya kimwili, kisuluhishi cha nambari, mfumo wa udhibiti na uchambuzi wa matokeo katika mfumo mmoja wa MATLAB/Simulink.

Kwa nini mbinu mpya ya uigaji inahitajika katika mifumo ya kisasa ya nguvu ya AC/DC?

Tatizo kuu ni kwamba mifumo ya nguvu inazidi kuwa na vibadilishaji vingi zaidi vya elektroniki za nguvu. Mifumo inayotegemea Voltage Source Converter (VSC) inaweza kuwa na mizunguko ya udhibiti ya haraka zaidi na mwingiliano wa harmoniki ulio changamano zaidi ikilinganishwa na mitandao ya kawaida yenye mashine za synchronous.

Ikiwa modeli inawakilisha tu kipengele cha msingi cha 50 Hz au 60 Hz, inaweza kukosa baadhi ya mwingiliano wa harmoniki. Kwa upande mwingine, kutatua kwa undani kila tukio la switching katika elektroniki za nguvu katika kiwango cha mpito wa sumakuumeme kunaweza kuongeza mzigo wa ukokotoaji katika mitandao mikubwa.

Chanzo kinaweka mbinu hizi mbili za mwisho kama ifuatavyo:

DQsym hubadilisha mbinu ya tatu kuwa maktaba ya vizuizi iliyojengeka ndani ya MATLAB/Simulink.

Phasor yenye kubadilika ni nini?

Phasor yenye kubadilika huwakilisha ishara iliyo karibu na periodiki kupitia coefficients za Fourier zinazoweza kubadilika kwa muda, badala ya kuionyesha kwa phasor moja tu changamano isiyobadilika.

Katika chanzo, phasor yenye kubadilika ya ishara \(x(t)\) ya mpangilio wa \(k\) imefafanuliwa kama:

\[ \langle x\rangle_k(t)= \frac{1}{T} \int_{t-T}^{t} x(\tau)e^{-jk\omega_c\tau},d\tau \]

ndivyo inavyofafanuliwa.

Hapa:

• \(T\), ni kipindi cha msingi.
• \(\omega_c=2\pi/T\), ni masafa ya msingi ya angular.
• \(k\), ni mpangilio wa harmoniki unaofuatiliwa.
• \(\langle x\rangle_k(t)\), hubeba taarifa ya amplitude na phase inayobadilika kwa muda ya kipengele husika cha harmoniki.

Jambo muhimu zaidi katika ufafanuzi huu ni hili: katika uchambuzi wa kawaida wa Fourier, coefficients mara nyingi huhesabiwa kwa rekodi isiyobadilika, ilhali katika phasor yenye kubadilika coefficient yenyewe ni kazi ya muda. Hivyo, wakati mfumo unapitia hali ya mpito, vipengele vya harmoniki pia vinaweza kufuatiliwa kwa namna ya kidinamiki.

Ishara asili ya muda inaundwaje tena?

Chanzo hujenga tena ishara kwa takriban kwa jumla ya harmoniki zilizochaguliwa:

\[ x(t)\approx \sum_{k=-N}^{N} \langle x\rangle_k(t)e^{jk\omega_ct} \]

kwa namna hii.

\(N\), ni mpangilio wa juu zaidi wa harmoniki uliojumuishwa katika modeli.

Mlinganyo huu unaeleza maafikiano muhimu sana ya uundaji modeli:

\(N\) kubwa zaidi → maelezo zaidi ya harmoniki → ukokotoaji zaidi.

Kwa hiyo, katika mbinu ya phasor yenye kubadilika, mtumiaji anaweza kuchagua vipengele vya masafa ambavyo ni muhimu kweli kwa mfumo.

Jina DQsym linatoka wapi?

Ishara za DQsym hupangwa si tu kulingana na mpangilio wa harmoniki, bali pia kupitia vipengele vya mifumo ya awamu tatu vya:

• mfuatano chanya,
• mfuatano hasi,
• mfuatano sifuri

vipengele hivyo.

Vigezo vya awamu za ABC hubadilishwa kwanza kuwa vipengele linganifu, kisha kuwa fremu ya marejeleo ya DQ inayozunguka kwa synchronous.

Muundo wa pamoja wa ishara katika chanzo unaonyeshwa kama:

\[ \begin{bmatrix} \langle x_{dq,p}\rangle_k\ \langle x_{dq,n}\rangle_k\ \langle x_{dq,z}\rangle_k \end{bmatrix} ============= \begin{bmatrix} x_d^p(k)+jx_q^p(k)\ x_d^n(k)+jx_q^n(k)\ x_d^z(k)+jx_q^z(k) \end{bmatrix} \]

imeonyeshwa kwa namna hii.

Hapa:

• \(p\): positive sequence,
• \(n\): negative sequence,
• \(z\): zero sequence,
• \(d,q\): mihimili miwili ya fremu ya marejeleo inayozunguka

ndizo maana zake.

Kwa nini ubadilishaji wa DQ ni muhimu kwa msomaji?

Mfumo wa sinusoidal wa awamu tatu hutetemeka daima katika koordinati za ABC. Tunapohamia kwenye mfumo wa koordinati za DQ unaozunguka kwa kasi inayofaa, vipengele vya msingi vinaweza kubadilika polepole zaidi au, chini ya hali zinazofaa, kuwa takriban thamani zisizobadilika.

Hii pia ni mojawapo ya sababu kwa nini sehemu kubwa ya mifumo ya udhibiti imeundwa kwenye mihimili ya DQ. DQsym inaendeleza wazo hili kwa kupanga ndani ya modeli moja fremu za marejeleo zinazozunguka zinazohitajika kwa kila harmoniki tofauti.

Mtiririko wa kazi wa DQsym kwenye ukurasa wa 2 unatuonyesha nini?

Kielelezo 1 kwenye ukurasa wa 2 wa chanzo kinaonyesha mnyororo wa kazi wa MATLAB/Simulink katika hatua tatu:

1. Data za ingizo la modeli hufafanuliwa katika faili za `.m`.
2. Gridi hujengwa kwa vizuizi vya DQsym Simulink.
3. Matokeo huthibitishwa kwa kulinganishwa na modeli rejea.

Data za ingizo zinaweza kujumuisha gridi, synchronous generator (SG), vigezo vya kibadilishaji na matrices za state-space za mtandao.

Usanifu wa vizuizi vya maktaba ya DQsym umejengwaje?

Vipengele vilivyo katika maktaba viko katika mfumo wa masked subsystem. Hii ni mbinu muhimu sana ya usanifu wa programu kwa upande wa Simulink.

Masked subsystem huwezesha modeli changamano ya ndani kudhibitiwa kupitia sehemu maalum za ingizo na vigezo bila kuonyesha modeli ndogo yote kwa mtumiaji. Kwa mfano, mtumiaji huingiza voltage ya chanzo au mpangilio wa harmoniki kwenye mask; si lazima abadilishe muundo wa ndani wa vizuizi vidogo kila anapotumia.

DQsym v1.0 inajumuisha vikundi vifuatavyo vya msingi vya vizuizi:

Kwa nini ni rahisi kwa kiasi kubadilisha modeli ya DQsym?

Kwa sababu vizuizi vyote hutumia muundo wa pamoja wa ingizo-tokeo, kipengele kimoja kinaweza kubadilishwa na kingine au kipengele kipya kinaweza kuongezwa. Mtumiaji hahitaji kuandika upya usanifu mzima wa mtandao.

Mbinu hii inafanana na dhana ya interface ya kawaida katika usanifu wa programu unaolenga vitu: ukokotoaji wa ndani unaweza kuwa tofauti, lakini namna ya muunganisho wa nje haibadiliki.

State-space block inafanya nini?

Uwakilishi wa state-space kwa ujumla huandikwa kama:

\[ \dot x=Ax+Bu ] [ y=Cx+Du \]

huandikwa kwa namna hii.

Hapa:

• \(x\): vector ya hali,
• \(u\): vector ya ingizo,
• \(y\): vector ya tokeo,
• \(A\): matrix ya mfumo,
• \(B\): matrix ya ingizo,
• \(C\): matrix ya tokeo,
• \(D\): matrix ya upitishaji wa moja kwa moja

huchukuliwa hivyo.

Katika vizuizi vya DQsym mbinu hii pia inaweza kutumika katika mfumo wa muda wa discrete:

\[ x[k+1]=A_dx[k]+B_du[k] ] [ y[k]=C_dx[k]+D_du[k]. \]

Muundo huu ni mojawapo ya miundo msingi zaidi ya kihisabati ya mfumo wa udhibiti na uchambuzi wa uthabiti katika MATLAB/Simulink.

Kwa nini Algorithm 1 si ujumuishaji wa kawaida tu wa state-space?

Katika mifumo ya elektroniki za nguvu, matrices za mfumo zinaweza kubadilika wakati switching au usanidi wa uendeshaji unabadilika. Katika chanzo, Algorithm 1 inashughulikia hali hii moja kwa moja.

Mnyororo wa msingi wa shughuli ni huu:

Lengo la mbinu hii ni kupunguza hitilafu ya muda inayoweza kutokea kwa sababu tukio la switching linatambuliwa tu mwishoni mwa hatua ya muda.

Kwa nini ishara za harmoniki hazifanyi kazi kama kuzidisha kwa kawaida?

Ishara mbili zinapozidishwa, si masafa yale yale pekee yanayotokea. Vipengele vya harmoniki vinaweza kuingiliana na kuunda masafa ya jumla na tofauti.

Kwa mfano, kwa dhana:

\[ \cos(\omega_1t)\cos(\omega_2t) ============================== \frac{1}{2} \left[ \cos((\omega_1-\omega_2)t)+ \cos((\omega_1+\omega_2)t) \right]. \]

Kwa hiyo, kuzidisha kwa ishara mbili za mfumo wa nguvu zenye harmoniki nyingi huzalisha vipengele vipya vya masafa. Kazi muhimu ya vizuizi vya kihisabati vya DQsym ni kuorodhesha kwa usahihi mwingiliano huu wa harmoniki mtambuka.

Algorithm 2 — kizuizi cha kuzidisha cha DQsym kinafanyaje kazi?

Algoriti ya kiwango cha juu ya shughuli ya kuzidisha iliyotolewa katika chanzo ina hatua nne kuu:

1. Badilisha ishara za DQsym kwenda kwenye kikoa cha awamu za ABC.
2. Toa coefficients za Fourier za sine na cosine kwa kila harmoniki.
3. Unganisha coefficients kulingana na kanuni za kuzidisha kwa namba changamano.
4. Jenga tena matokeo kwanza katika ABC, kisha uyabadilishe tena kwenda kwenye muundo wa DQsym.

Kuzidisha kwa coefficients hutolewa kama:

\[ a_k^z=a_k^xa_k^y-b_k^xb_k^y ] [ b_k^z=a_k^xb_k^y+b_k^xa_k^y \]

hutolewa kwa namna hii.

Usemi huu una muundo sawa na sehemu halisi na ya kufikirika za kuzidisha namba changamano.

Algorithm 3 inafanya nini?

Algorithm 3 hubadilisha ishara yenye harmoniki nyingi katika muundo wa DQsym kurudi kuwa ishara halisi ya awamu tatu ya ABC:

\[ x_{abc}\leftarrow T_{pnz}^{-1} \left{ X_{dq}^{p,n,z} \right}. \]

Ubadilishaji huu unahitajika hasa kwa uthibitishaji na uonyeshaji. Kwa sababu katika uhandisi wa mifumo ya nguvu, mtumiaji mara nyingi hutaka hatimaye kuona:

• \(v_a,v_b,v_c\),
• \(i_a,i_b,i_c\)

kama maumbo halisi ya mawimbi ya awamu.

DQsym inasakinishwaje kwa MATLAB?

Kulingana na chanzo, usakinishaji hufanywa kwa kuendesha:

addlib.m

skripti ya MATLAB iliyo katika folda ya maktaba.

Skripti hii hufanya kazi mbili kuu:

• Huongeza folda za DQsym kwenye MATLAB path.
• Husajili maktaba katika Simulink Library Browser.

Baada ya hapo, DQsym inaweza kutumika ndani ya Library Browser kama maktaba ya kawaida ya Simulink.

Mtumiaji huundaje modeli?

Katika utafiti wa chanzo, mtumiaji hahitaji kubadilisha algoriti ya ndani ya vizuizi vya DQsym. Mpangilio wa kawaida wa kazi wa Simulink hutumika:

1. Modeli mpya ya Simulink huundwa.
2. Vizuizi vinavyohitajika huvutwa kutoka DQsym Library Browser.
3. Vigezo vya vizuizi huingizwa kupitia mask.
4. Vizuizi huunganishwa kwa ishara za umeme na udhibiti.
5. Mipangilio ya uigaji huainishwa.
6. Standard Simulink solver huendeshwa.
7. Matokeo huwekwa kwenye log.
8. Ikihitajika, hubadilishwa kwenda kwenye kikoa cha ABC.
9. Post-processing hufanywa kwa vitendaji vya MATLAB.

Kwa nini uchambuzi wa FFT umetumika hapa?

Hata kama maumbo mawili ya mawimbi katika kikoa cha muda yanaonekana kufanana sana kwa macho, maudhui yao ya harmoniki yanaweza kuwa tofauti. Kwa hiyo katika utafiti, si maumbo ya mawimbi pekee yaliyowekwa juu ya mengine; spektramu za masafa za matokeo pia zimelinganishwa kwa FFT.

Hili ni somo muhimu la uthibitishaji kwa wanaojifunza MATLAB:

Uthibitishaji wa kikoa cha muda + uthibitishaji wa kikoa cha masafa unapaswa kufanywa pamoja.

Jaribio la kwanza la uthibitishaji kwenye ukurasa wa 5 liliundwaje?

Kielelezo 2 na Kielelezo 3 kwenye ukurasa wa 5 vinaonyesha mfano wa kiwango cha chini wa jaribio unaothibitisha vizuizi vya hisabati ya harmoniki vya DQsym.

Ishara mbili za ingizo zina vipengele hadi mpangilio wa tano wa harmoniki. Zaidi ya hayo, kipengele huru cha mpangilio wa kumi pia kinazingatiwa.

Katika utafiti, operesheni imeundwa kama:

\[ Z_{DQsym} ========= X_{DQsym}\times Y_{DQsym} + 2Y_{2DQsym} \]

imeundwa kwa namna hii.

Matokeo ya DQsym yamelanishwa na rejea ya kawaida ya EMT/Simulink ya operesheni ileile.

Matokeo muhimu zaidi ya jaribio la kwanza ni yapi?

Mbinu hizi mbili ziliingiliana kwa karibu katika kikoa cha muda, na ulinganifu ulionekana kwa vipengele vyote vya masafa vilivyopimwa katika matokeo ya FFT.

Je, THD ya %160,79 ni hitilafu?

Hapana. Ishara hii maalum ya uthibitishaji iliundwa tangu mwanzo iwe na vipengele vingi vya harmoniki. THD kuwa zaidi ya %100 inaonyesha kwamba mchango wa RMS wa vipengele vya harmoniki unaweza kuwa mkubwa kuliko kipengele cha msingi.

Thamani hii haipaswi kutafsiriwa kama thamani lengwa ya THD ya gridi ya kawaida ya nguvu. Lengo hapa ni kupima ikiwa kizuizi cha hisabati cha DQsym kinahesabu kwa usahihi operesheni sintetiki yenye harmoniki nyingi.

MMC ni nini?

Modular Multilevel Converter (MMC) ni usanifu wa kibadilishaji cha elektroniki za nguvu wa viwango vingi unaotumika hasa katika mifumo ya high-voltage direct current (HVDC).

Kwa kuunganisha kwa mfululizo idadi kubwa ya submodule, inawezekana kuzalisha maumbo ya mawimbi ya AC yenye voltage kubwa na maudhui ya harmoniki yaliyopungua. Hata hivyo, MMC ina mienendo mingi ya ndani kama:

• mikondo ya mikono,
• voltage za capacitor,
• circulating current,
• udhibiti wa nguvu hai na tendaji

na ina mienendo mingi ya ndani ya aina hiyo.

Kwa hiyo, MMC ni mfano unaofaa wa jaribio kwa kupima DQsym kwenye mfumo halisi wa elektroniki za nguvu.

Mienendo ya capacitor ya MMC imeundwaje?

Chanzo kinatoa mienendo ya jumla ya voltage za capacitor za mkono wa juu na wa chini kama:

\[ \frac{du_{cp}^{\Sigma}}{dt} =========================== \left( i_c+\frac{i_g}{2} \right) \frac{m_p}{C_{arm}} ] [ \frac{du_{cn}^{\Sigma}}{dt} =========================== \left( i_c-\frac{i_g}{2} \right) \frac{m_n}{C_{arm}} \]

hutoa kwa namna hii.

Hapa:

• \(i_c\): circulating current,
• \(i_g\): grid current,
• \(m_p,m_n\): ishara za modulation za mkono wa juu/chini,
• \(C_{arm}\): capacitance sawia ya mkono

zinahusiana.

Mfumo wa udhibiti wa MMC una kazi zipi?

Katika chanzo, modeli ya kituo kinachodhibitiwa kikamilifu inajumuisha:

• udhibiti wa nguvu hai,
• udhibiti wa nguvu tendaji,
• circulating current suppression

kama kazi zake.

Ishara za udhibiti pia huchakatwa moja kwa moja katika kikoa cha DQsym.

Vigezo vya msingi vinavyotumika katika uthibitishaji wa MMC ni vipi?

Grafu za ukurasa wa 6 zinaonyesha nini?

Kielelezo 4 kwenye ukurasa wa 6 kinaonyesha kwa kuwekwa juu kwa pamoja majibu ya muda ya voltage ya PCC, mkondo wa gridi, mkondo wa mkono wa juu na mkondo wa mkono wa chini kwa miundo ya EMT na DQsym.

Baada ya mabadiliko ya hatua katika nguvu hai, miundo yote miwili huonyesha hali ya mpito inayofanana na hukaribia hali ileile thabiti ndani ya muda mfupi.

Kielelezo pia kinaonyesha mikunjo ya hitilafu kati ya DQsym na EMT kwenye mihimili tofauti. Hivyo, si tu kwamba mistari miwili “inafanana kwa macho”, bali tofauti kamili kati yake pia inafuatiliwa.

Usahihi wa MMC katika kikoa cha muda uko katika kiwango gani?

Thamani hizi zinaonyesha kwamba DQsym hufuata kwa karibu mienendo ya kikoa cha muda ya modeli rejea.

Nini kilitokea katika uthibitishaji wa kikoa cha masafa?

Kielelezo 5 kwenye ukurasa wa 6 kinalinganisha spektramu za harmoniki za EMT na DQsym.

Katika grafu, ukubwa wa kipengele cha msingi kwa mbinu zote mbili ni:

[ 0.2705 ]

na ni sawa.

Kwa upande mwingine, thamani za THD ni:

ni kama ifuatavyo.

Chanzo kinahusisha tofauti hii ya THD na kukata uwakilishi wa harmoniki katika mpangilio wa tano katika mfano wa DQsym. Hivyo, kutojumuisha harmoniki za juu katika modeli ni uamuzi wa makusudi wa uundaji modeli; waandishi hawachukulii hili kama kizuizi cha asili na kisichoweza kubadilishwa cha nadharia ya DQsym.

Kwa nini harmonic truncation hufanywa?

Kuhifadhi vipengele vyote vya masafa huifanya modeli ya phasor yenye kubadilika izidi kuwa kubwa. Kwa kila harmoniki, hali mpya na miunganisho ya masafa mtambuka lazima izingatiwe.

Kwa hiyo, kulingana na matumizi yake, mtumiaji anapaswa kujibu swali:

Ni harmoniki zipi zenye umuhimu wa kimwili?

na kuchagua thamani ya \(N\).

Uchaguzi huu unafanana na tatizo la uboreshaji:

Harmoniki zaidi → usahihi mkubwa zaidi wa spektramu → mzigo mkubwa zaidi wa ukokotoaji.

Kwa nini DQsym ni tofauti na Simulink ya kawaida?

Katika Simulink ya kawaida, modeli ya phasor yenye kubadilika pia inaweza kujengwa kwa mkono. Hata hivyo, katika hali hiyo mtafiti anaweza kuhitajika:

• kufafanua hali mpya kwa kila harmoniki,
• kusimamia mfuatano chanya/hasi/sifuri,
• kuandika shughuli za uunganishaji mtambuka wa harmoniki,
• kujenga upya mara kwa mara mabadiliko ya ABC ↔ DQ

inaweza kuhitajika.

Mchango mkuu wa DQsym ni kubadilisha hesabu hizi kuwa vizuizi vinavyoweza kutumiwa tena.

Ni mifano gani iliyotayarishwa inapatikana katika maktaba?

Chanzo kinasema kwamba katika hazina ya v1.0 kuna mifumo ifuatayo kwa ajili ya uonyeshaji na uthibitishaji:

• mfumo rahisi wa RLC,
• mfumo wa point-to-point HVDC,
• mtandao mseto wa AC/DC wa IEEE 9-bus uliopanuliwa kwa muunganisho wa point-to-point HVDC.

Uthibitishaji miwili inayoonyeshwa kwa undani katika makala ni kuzidisha ishara ya harmoniki na MMC ya kituo kimoja inayodhibitiwa kikamilifu.

Matokeo huhifadhiwaje katika MATLAB?

Wakati wa uigaji, ishara zilizochaguliwa zinaweza kuwekwa kwenye log. Kisha matokeo yanaweza kubadilishwa kwenda kwenye kikoa cha ABC na kuhifadhiwa katika mfumo wa structured MATLAB variables.

Muundo huu ni muhimu hasa katika mradi mkubwa wa utafiti. Kwa mfano, kwa kila utafiti:

• vigezo,
• matokeo ya uigaji,
• spektramu za harmoniki,
• vigezo vya udhibiti

vinaweza kuhifadhiwa chini ya miundo ya data iliyopangwa.

Kwa nini DQsym ni muhimu kwa uchambuzi wa uthabiti?

Mojawapo ya madai ya kimkakati zaidi ya utafiti ni kwamba modeli ileile ya state-space inaweza kutumika baadaye kwa uigaji wa kikoa cha muda na pia kwa uchambuzi wa uthabiti wa kikoa cha masafa.

Ikiwa modeli imeundwa tu na vizuizi vya moja kwa moja vya kikoa cha muda, inaweza kuwa lazima kuitoa tena modeli kwa ajili ya uchambuzi wa mfumo wa linear/eigenvalue. DQsym inalenga kupunguza hitaji hili la kuunda modeli upya kwa kuhifadhi muundo wa state-space tangu mwanzo.

Je, DQsym ni ya haraka kuliko EMT?

Utafiti hauwasilishi hili kama dai kuu.

Chanzo kinasema wazi kwamba lengo kuu la DQsym si kupunguza muda wa uigaji ikilinganishwa na EMT. Hata ikilinganishwa na miundo iliyorahisishwa, kuhifadhi harmoniki nyingi kunaweza kuongeza mzigo wa ukokotoaji.

Lengo kuu ni kuunda muundo mmoja wa modeli kati ya:

• usahihi wa harmoniki,
• uundaji modeli wa kiwango cha mfumo,
• uwakilishi wa state-space,
• ujumuishaji na usanifu wa udhibiti,
• uchambuzi wa uthabiti wa baadaye

ni kuunda muundo mmoja wa modeli unaounganisha maeneo haya.

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

Utafiti wa chanzo unaunga mkono kwamba DQsym ni maktaba halisi na ya chanzo huria ya phasor yenye kubadilika inayofanya kazi ndani ya MATLAB/Simulink; inaweza kuchakata ishara zenye harmoniki nyingi katika muundo wa pamoja wa DQsym; inaweza kutoa matokeo yale yale ya msingi na THD kama rejea ya EMT katika shughuli za kuzidisha harmoniki; inaweza kuunda tena tabia za voltage na mkondo za MMC ya kituo kimoja katika kikoa cha muda kwa viwango vya chini vya hitilafu; muundo wake wa vizuizi unaweza kuunganishwa moja kwa moja na mtiririko wa kazi wa udhibiti wa MATLAB/Simulink na huhifadhi uundaji wa state-space.

Matokeo ambayo utafiti hauungi mkono au haujayapima

Utafiti hauonyeshi kwamba DQsym ni ya haraka kuliko kila programu ya EMT; hauungi mkono aina zote za vibadilishaji vya elektroniki za nguvu; katika v1.0, miundo ya kina ya converter isipokuwa MMC iliyowastanishwa inahitaji maendeleo ya ziada; mienendo ya kimakanika ya jenereta haitumiki katika toleo la sasa; uthibitishaji wa kina haujafanywa kwenye Linux na macOS; hauonyeshi kwamba mipangilio yote ya harmoniki inaweza kuwakilishwa bila gharama ya ukokotoaji isiyo na kikomo, na uthibitishaji uliowasilishwa si vipimo vya uwanjani kutoka kituo halisi cha kimwili cha HVDC, bali ni ulinganisho wa nambari na miundo rejea inayotegemea MATLAB/Simulink.

Inaweza kuwa na maana wapi kwa mtazamo wa Uturuki?

Utafiti haukufanywa kwenye gridi ya umeme maalum ya Uturuki. Hata hivyo, tatizo linalolengwa na mbinu — miunganisho ya HVDC, vibadilishaji vya elektroniki za nguvu, miunganisho ya nishati mbadala na mwingiliano wa harmoniki — ni matatizo ya jumla ya mitandao ya kisasa ya usafirishaji na usambazaji.

Ikiwa itatumika nchini Uturuki, yafuatayo ya gridi ya ndani:

• viwango vya voltage,
• vigezo vya kebo na laini,
• miundo ya transformer,
• topolojia za converter,
• vigezo vya udhibiti,
• vyanzo vya harmoniki

yanapaswa kufafanuliwa kando katika modeli ya DQsym na kuthibitishwa kwa vipimo vya ndani au rejea za EMT zinazotegemewa.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Mazingira ya uundaji wa programu

Mbinu 1: kujenga uwakilishi wa phasor yenye kubadilika

Kila ishara iliyo karibu na periodiki hugawanywa katika coefficients za Fourier zinazobadilika kwa muda kwa mipangilio ya harmoniki iliyochaguliwa. Kisha ishara ya awamu tatu ya ABC hubadilishwa kupitia vipengele linganifu na koordinati za DQ zinazozunguka kwenda kwenye muundo wa ishara wa DQsym.

Idadi ya harmoniki zinazohifadhiwa katika modeli hudhibitiwa kwa \(N\). Kuongezeka kwa \(N\) kunaweza kutoa vipengele zaidi vya masafa, lakini huongeza ukubwa wa hali.

Mbinu 2: modeli ya vizuizi inayotegemea state-space

Vipengele vya kidinamiki huendeshwa kwa matrices za state-space za muda wa discrete. State-space block, inapohitajika, hubadilisha matrices endelevu kuwa mfumo wa discrete na kuendeleza vector ya hali kupitia hatua za muda.

Ikiwa tukio la switching linatokea ndani ya hatua ya muda, matrices za mfumo hubadilishwa na half-step correction hutumika tena.

Mbinu 3: uthibitishaji wa kuzidisha harmoniki

Ishara mbili za ingizo zenye harmoniki nyingi zina harmoniki hadi mpangilio wa tano, na kipengele huru cha mpangilio wa kumi huongezwa.

Matokeo ya DQsym yamelinganishwa na rejea ya kawaida ya EMT Simulink katika:

• kikoa cha muda,
• kikoa cha FFT/masafa

zimefananishwa.

Jaribio hili linaunga mkono kwamba vizuizi vya kuzidisha na kipimo vya DQsym vinaorodhesha kwa usahihi vipengele vya harmoniki mtambuka vinavyoelezwa kama nonlinear harmonic interaction.

Mbinu 4: uthibitishaji wa MMC ya kituo kimoja

Katika uthibitishaji wa pili, kituo cha MMC chenye nguvu ya msingi ya 1000 MVA, voltage nominal ya DC ya 640 kV na voltage ya PCC ya 400 kV kimeundwa kwa DQsym.

Modeli inawakilisha:

• mienendo ya voltage ya capacitor,
• grid current,
• circulating current,
• udhibiti wa nguvu hai,
• udhibiti wa nguvu tendaji,
• udhibiti wa circulating current suppression

katika muundo uleule wa state-space wa DQsym.

Matokeo ya MMC katika kikoa cha muda

Matokeo ya MMC katika kikoa cha masafa

Ingawa kipengele cha msingi kinaonekana sawa kabisa, kuna tofauti ya THD. Utafiti unahusisha hii na uwakilishi wa harmoniki uliokatwa katika mpangilio wa tano katika mfano wa DQsym.

Kwa nini hakuna ulinganisho wa moja kwa moja wa muda wa utekelezaji katika chanzo?

Kwa sababu swali la utafiti si “DQsym ni haraka mara ngapi kuliko EMT?”. Waandishi wanasema wazi kwamba lengo kuu la DQsym si kupunguza muda wa ukokotoaji.

Kwa hiyo, namba za utendaji ambazo hazipo katika chanzo, kama:

• “2× haraka”,
• “10× haraka”,
• “%50 RAM kidogo”

hazijazalishwa na Verianla.

Vizuizi vya sasa vya programu

Kwa nini utafiti huu ni muhimu kwa mtu anayetaka kujifunza MATLAB?

Makala ya DQsym inaonyesha kwamba kujifunza MATLAB si kujifunza sintaksia pekee. Wakati wa kuunda programu halisi ya uhandisi, tabaka zote zifuatazo hufanya kazi pamoja:

1. Kujenga nadharia ya kihisabati.
2. Kubadilisha milinganyo tofauti kuwa mfumo wa state-space.
3. Kubainisha mabadiliko yanayofaa ya koordinati.
4. Kusanifisha muundo wa data ya ishara.
5. Kuunda vizuizi vya Simulink vinavyoweza kutumiwa tena.
6. Kurahisisha interface ya mtumiaji kwa masked subsystem.
7. Kusimamia vigezo kwa skripti za MATLAB.
8. Kusimamia kwa usahihi matukio ya switching ndani ya kisuluhishi cha nambari.
9. Kuhifadhi matokeo kama structured variables.
10. Kufanya uthibitishaji katika kikoa cha muda.
11. Kufanya uthibitishaji wa pili katika kikoa cha masafa kwa FFT.
12. Kupima kiasi cha hitilafu ya nambari dhidi ya modeli rejea.

Kwa hiyo, utafiti huu unaonyesha kwamba MATLAB/Simulink si kuunganisha tu vizuizi vilivyotayarishwa; hisabati, mifumo ya nguvu, nadharia ya udhibiti na usanifu wa programu vinaweza kuendeshwa pamoja katika mradi mmoja.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Jina kamili asilia la kazi: 𝐷𝑄𝑠𝑦𝑚: A MATLAB/Simulink library for dynamic phasor simulation of AC/DC power systems

Waandishi: Saif Alsarayreh; Robert Dimitrovski; Aleksandra Lekić.

Mpangilio wa waandishi: Mpangilio katika chanzo umehifadhiwa bila kubadilishwa.

Mchango sawa/mwandishi wa kwanza sawa: Chanzo hakina tamko la mchango sawa au uandishi wa kwanza sawa.

Mwandishi wa mawasiliano: Saif Alsarayreh.

Taasisi 1: Faculty of Electrical Engineering, Mathematics, and Computer Science, TU Delft, Mekelweg 4, 2618 CD, Delft, Netherlands.

Taasisi 2: TenneT TSO GmbH, Bernecker Str. 70, 95448 Bayreuth, Germany. Robert Dimitrovski pia anahusishwa na taasisi hii.

Jarida: SoftwareX.

Juzuu: 34.

Namba ya makala: 102719.

Mwaka wa kuchapishwa: 2026.

DOI: 10.1016/j.softx.2026.102719.

Tarehe ya kupokelewa: 23 Februari 2026.

Toleo lililorekebishwa: 28 Aprili 2026.

Tarehe ya kukubaliwa: 11 Mei 2026.

Kuchapishwa mtandaoni: 26 Mei 2026.

Aina ya chanzo: Makala iliyopitiwa na wataalamu kuhusu programu ya kisayansi na mifumo ya nguvu ya kikokotozi.

Hali ya mapitio: Ni makala ya mwisho iliyopitia mapitio ya wataalamu na kuchapishwa katika jarida la SoftwareX.

Leseni ya makala: Creative Commons Attribution, CC BY 4.0.

Toleo la programu: DQsym v1.0.

Leseni ya programu: MIT License.

Lugha/mazingira ya programu: MATLAB na Simulink.

Toleo la MATLAB lililopimwa: MATLAB R2024a.

Vitegemezi vikuu: Simulink, Simscape na Simscape Electrical.

Vitegemezi vya hiari: Signal Processing Toolbox na DSP System Toolbox kwa baadhi ya mifano na shughuli za post-processing.

Mfumo wa uendeshaji uliopimwa: Windows 11. Chanzo kinatarajia utangamano wa Linux na macOS, lakini kinasema kwamba majukwaa haya hayajathibitishwa kwa kina.

Hazina ya msimbo: Makala chanzo imetoa anwani `https://github.com/control-protection-grids-tudelft/DP`.

Nyaraka: Chanzo kinaonyesha folda `DP_v1.0/Documentation` ndani ya hazina kama nyaraka za msanidi.

Ufadhili: CRESYM project Harmony.

Mgongano wa maslahi: Waandishi wanatangaza kwamba hakuna maslahi ya kifedha yanayoshindana au uhusiano wa kibinafsi unaojulikana ambao ungeweza kuathiri utafiti.

CRediT — Saif Alsarayreh: Writing – review & editing; Writing – original draft; Visualization; Validation; Software; Project administration; Methodology; Investigation; Formal analysis; Data curation; Conceptualization.

CRediT — Robert Dimitrovski: Writing – review & editing; Supervision; Software; Resources; Project administration; Methodology; Funding acquisition; Conceptualization.

CRediT — Aleksandra Lekić: Writing – review & editing; Supervision; Resources; Project administration; Funding acquisition; Conceptualization.

Chanzo cha maudhui ya kisayansi: Ufafanuzi wa phasor yenye kubadilika, usanifu wa DQsym, algoriti za state-space, mbinu ya kazi ya MATLAB/Simulink, vigezo vya MMC, thamani za uthibitishaji, matokeo ya FFT na vizuizi katika makala hii ya Verianla vinategemea utafiti wa kisayansi wa kurasa 7 uliopakiwa. Ukaguzi wa nje wa bibliografia ulifanywa tu kwa kusudi la kuthibitisha utambulisho wa uchapishaji na hali ya mwisho ya uchapishaji; hakuna matokeo mapya ya kisayansi yaliyoongezwa kutoka vyanzo vya nje.

Kizuizi kikuu cha kimetodolojia: Uthibitishaji ni ulinganisho wa uigaji unaofanywa na miundo rejea inayotegemea MATLAB/Simulink. Utafiti hautoi uthibitishaji kwa vipimo vipya vya uwanjani kutoka kituo halisi cha HVDC. Wigo wa vibadilishaji wa v1.0 ni mdogo, na mienendo ya kimakanika ya jenereta haitumiki katika toleo la sasa.