模塊化多電平換流器高效建模方法

模塊化多電平換流器高效建模方法微秒級(jí)仿真模型綜述

按照所建MMC模型是否可以精確仿真每個(gè)了模塊電容電壓充、放電這一本質(zhì)特征作為判據(jù)，將現(xiàn)有的模塊化多電平換流器微秒級(jí)模型分為如下兩類：

第一類模型：可以精確仿真每個(gè)了模塊電容電壓充、放電的模塊化多電平換流器模型。這類模型主要包括采用IGBT、二極管等電了元件搭建的詳細(xì)模型。

詳細(xì)模型由于真實(shí)搭建了模塊化多電平換流器換流橋臂上的各個(gè)了模塊，可以直接模擬每個(gè)了模塊電容電壓的充、放電過程。在相關(guān)文獻(xiàn)所提出模型中，電磁暫態(tài)仿真平臺(tái)中搭建的2節(jié)點(diǎn)戴維南等效模型可以整體等效詳細(xì)模型橋臂中N個(gè)了模塊，并可以反解求出每個(gè)了模塊的電容電壓值。假設(shè)開關(guān)的關(guān)斷電阻無窮大，進(jìn)一步簡(jiǎn)化得到整個(gè)橋臂的戴維南等效模型，并提出了與之對(duì)應(yīng)的高效均壓算法，該模型在保證換流器仿真精度的前提下進(jìn)一步提高了模塊化多電平換流器的仿真速度 。

第二類模型：不可以精確仿真每個(gè)了模塊電容電壓充、放電的模塊化多電平換流器模型。

模塊化多電平換流器的平均值模型，基頻簡(jiǎn)化動(dòng)態(tài)模型和連續(xù)模型等均屬于這一類。有文獻(xiàn)采用的是一種連續(xù)模型，其將模塊化多電平換流器的橋臂等效成一個(gè)輸出電壓電流可控的電容器。也有文獻(xiàn)提出了一種橋臂開關(guān)函數(shù)等值模型，運(yùn)用開關(guān)函數(shù)理論，將橋臂上的了模塊輸出電壓平均化 。

模塊化多電平換流器高效建模方法微秒級(jí)仿真模型詳述

（1）模塊化多電平換流器詳細(xì)模型

所謂的詳細(xì)模型，指用電磁暫態(tài)仿真軟件(PSCAD/EMTDC和MATLAB等)的元件庫(kù)所包含的IGBT、二極管、電容等搭建的模塊化多電平換流器及其模塊的詳細(xì)仿真模型。該模型能直觀體現(xiàn)模塊化多電平換流器每個(gè)了模塊的詳細(xì)情況，便于研究分析，且具有插值、數(shù)值振蕩抑制和了模塊可靠閉鎖等功能。有文獻(xiàn)均采用此種仿真模型進(jìn)行控制、保護(hù)策略的驗(yàn)證。同時(shí)，模塊化多電平換流器詳細(xì)模型也成為了對(duì)比其他等效和簡(jiǎn)化模型的標(biāo)準(zhǔn)模型。但是模塊化多電平換流器詳細(xì)模型在了模塊數(shù)量較大時(shí)，仿真速度極慢，不適合大規(guī)模模塊化多電平換流器柔性直流輸電系統(tǒng)以及模塊化多電平換流器多端柔性直流輸電系統(tǒng)的仿真分析 。

（2）基于受控源的模塊化多電平換流器通用等效模型

有文獻(xiàn)提出基于受控電壓源和受控電流源的模塊化多電平換流器電磁暫態(tài)通用模型。如圖2所示，將詳細(xì)模型的每個(gè)橋臂中全部了模塊斷開連接，模塊的正端口連接受控電流值均為

（3）基于戴維南等效的模塊化多電平換流器仿真模型

加拿大工程院院士、曼尼托巴大學(xué)DOLE教授研究團(tuán)隊(duì)在世界上首次提出基于戴維南等效原理的模塊化多電平換流器模型，開創(chuàng)了模塊化多電平換流器高精度與高效率并重的建模研究新領(lǐng)域。該團(tuán)隊(duì)所提出的戴維南等效模型是模塊化多電平換流器電磁暫態(tài)離線等效模型和實(shí)時(shí)仿真模型的本質(zhì)原理，為模塊化多電平換流器建模方法的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

全部已有戴維南等效模型的核心思想都是建立單個(gè)了模塊的戴維南等效電路并進(jìn)行代數(shù)疊加，從而將每個(gè)模塊化多電平換流器橋臂等效為一個(gè)電壓源與電阻串聯(lián)的2節(jié)點(diǎn)支路，與外電路聯(lián)立進(jìn)行一個(gè)仿真步長(zhǎng)的電磁暫態(tài)求解過程，然后根據(jù)相應(yīng)的電氣關(guān)系對(duì)該橋臂中保存的全部了模塊電容電壓進(jìn)行更新 。

1)等效模型1

該模型在保證模塊化多電平換流器仿真精度的前提下顯著提高了仿真速度，但由于其僅對(duì)換流器白身進(jìn)行等效建模，在仿真超大規(guī)模模塊化多電平換流器時(shí)由于其均壓算法復(fù)雜度的迅速上升而導(dǎo)致該模型的仿真效率仍然較低。

2)等效模型2

有文獻(xiàn)在等效模型1的基礎(chǔ)上從換流器模型與均壓算法兩個(gè)方面出發(fā)進(jìn)行改進(jìn)，提出了基于后退歐拉法的模塊化多電平換流器戴維南等效整體模型，稱為等效模型2。

3)等效模型3

工程中模塊化多電平換流器電平數(shù)通常高達(dá)數(shù)百，為了精確仿真每個(gè)電平臺(tái)階，所需仿真步長(zhǎng)通常在20us以內(nèi)，在這個(gè)時(shí)問尺度內(nèi)后退歐拉法和梯形積分法具有相似的仿真精度。然而，在模塊化多電平換流器電平數(shù)較低或仿真步長(zhǎng)較高時(shí)，后退歐拉法在仿真較大暫態(tài)沖擊時(shí)的仿真精度較低。

雖然等效模型3的分組排序的復(fù)雜度較等效模型2高，但是相比等效模型1還是大為降低。同時(shí)，由于等效模型3運(yùn)用了梯形積分法離散化電容，其仿真精度比等效模型2高。

4) 模塊化多電平換流器戴維南等效模型的閉鎖實(shí)現(xiàn)方法。

模塊化多電平換流器通常在啟動(dòng)或發(fā)生直流故障后需要進(jìn)行閉鎖操作，詳細(xì)模型可以通過直接封鎖全部IGBT的觸發(fā)脈沖實(shí)現(xiàn)閉鎖。然而，戴維南等效模型中對(duì)IGBT和二極管不加區(qū)分，統(tǒng)一處理為開關(guān)組，用可變電阻代替。同時(shí)，在定步長(zhǎng)仿真軟件中仿真時(shí)，模塊閉鎖后拓?fù)渲兄话O管，需要對(duì)這種不可控的白然關(guān)斷器件的開關(guān)時(shí)刻及狀態(tài)變量進(jìn)行插值，以避免數(shù)值計(jì)算產(chǎn)生的錯(cuò)誤。

（5）平均值模型

該部分模型屬于第二類模型。平均值模型根據(jù)功率平衡理論，使用受控源實(shí)現(xiàn)白身交、直流側(cè)的電氣解禍，只有二次信息(電壓值及電流值)的傳遞，實(shí)現(xiàn)虛擬的交直流聯(lián)系。在系統(tǒng)研究分析中不要求體現(xiàn)模塊化多電平換流器的內(nèi)部特性而只要提供較精確的外部特性時(shí)，平均值模型具備獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

模塊化多電平換流器高效建模方法納秒級(jí)仿真模型

模塊化多電平換流器的納秒級(jí)開關(guān)暫態(tài)仿真模型目前尚未見文獻(xiàn)報(bào)道，已有納秒級(jí)模型只針對(duì)IGBT和二極管的器件開關(guān)模型，重點(diǎn)關(guān)注器件開通和關(guān)斷過程中的尖峰電壓和拖尾電流等特性，可以用于器件暫態(tài)性能測(cè)試和損耗分析，一般不用于系統(tǒng)級(jí)分析。同時(shí)，納秒級(jí)模型的仿真步長(zhǎng)大多在10-100us，在電磁暫態(tài)離線仿真平臺(tái)中仿真單個(gè)器件的速率都極其緩慢，離線仿真雙端數(shù)十電平MMC-HVDC的納秒級(jí)模型兒乎是不可能也是不必要的。雖然基于FPGA的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)有望進(jìn)行納秒級(jí)模塊化多電平換流器閥組或換流器的建模，但是納秒級(jí)模塊化多電平換流器模型不是針對(duì)提高仿真效率的問題 。

電磁暫態(tài)仿真能研究含有較多開關(guān)元件的模塊化多電平換流器本身的動(dòng)態(tài)特性，但是由于仿真速度和規(guī)模的限制，目前電磁暫態(tài)仿真不適合研究大規(guī)模交直流系統(tǒng)之問的相互作用。在研究含有MMC-HVDC的大規(guī)模交直流混聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)，可以忽略諧波對(duì)系統(tǒng)的影響，只考慮系統(tǒng)基頻運(yùn)行特性。仿真計(jì)算的是三相對(duì)稱交流系統(tǒng)基頻下各參量的有效值。仿真步長(zhǎng)為毫秒級(jí)。建立能體現(xiàn)模塊化多電平換流器基頻動(dòng)態(tài)特性的機(jī)電暫態(tài)模型，將為大規(guī)模交直流系統(tǒng)穩(wěn)定性分析提供仿真基礎(chǔ)。

有文獻(xiàn)提出了模塊化多電平換流器的簡(jiǎn)化穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)機(jī)電暫態(tài)模型，保留了換流器的外部動(dòng)態(tài)特性。能進(jìn)行穩(wěn)態(tài)運(yùn)行和三相短路故障的分析，不能進(jìn)行不對(duì)稱故障分析 。

如前所述，模塊化多電平換流器電磁暫態(tài)和機(jī)電暫態(tài)模型是MMC高效模型中的兩個(gè)重要分支，分別適用于不同的場(chǎng)合，兩類模型之問沒有優(yōu)劣之分，都是為了服務(wù)于不同時(shí)問尺度交直流電力系統(tǒng)的運(yùn)行特性分析。

模塊化多電平換流器(modular multilevelconverter， MMC)已成為柔性直流輸電系統(tǒng)的首選換流器拓?fù)?。我?guó)已建成的上海南匯柔性直流工程、南澳三端柔性直流工程、舟山五端柔性直流輸電工程以及正在建設(shè)中的廈門柔性直流工程都采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)。國(guó)際上SIEMENS已建成的美國(guó)跨灣工程(TBC)和法國(guó)一西班牙聯(lián)網(wǎng)工程(INELFE工程)都采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)。同時(shí)，ABB公司提出了一種級(jí)聯(lián)兩電平結(jié)構(gòu)(cascaded two level ，CTL)，其本質(zhì)仍為模塊化多電平換流器，并且ABB后續(xù)建設(shè)的數(shù)項(xiàng)柔性直流工程都采用CTL結(jié)構(gòu)。因此，模塊化多電平換流器已由最初的低壓、小容量示范工程向高電壓、大容量方向快速發(fā)展，展現(xiàn)出很好的發(fā)展前景。

然而，高電壓、大容量、超大規(guī)模模塊化多電平換流器高效建模受限于建模方法、數(shù)學(xué)理論、等效實(shí)驗(yàn)方法和計(jì)算機(jī)硬件等眾多限制，嚴(yán)重制約著相關(guān)領(lǐng)域的快速發(fā)展。因此，建立模塊化多電平換流器的數(shù)學(xué)和仿真模型能反映換流器的一般運(yùn)行規(guī)律，對(duì)研究柔性直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行特性、主電路參數(shù)的選取以及控制保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)作用，開展不同時(shí)問尺度的模塊化多電平換流器電磁暫態(tài)建模方法的研究，在保證仿真精度的前提下研究極大地提高模塊化多電平換流器仿真效率的理論和方法，提出適用于不同應(yīng)用場(chǎng)景的模塊化多電平換流器高效仿真模型，具有重要的理論和工程意義。

模塊化多電平換流器系統(tǒng)的仿真分析，較之現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)具有良好的可控性、無破壞性和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)驗(yàn)證控制系統(tǒng)的有效性及進(jìn)行工程方案的比較等方面發(fā)揮著重要作用，為工程調(diào)試奠定了基礎(chǔ)。目前對(duì)MMC的仿真研究按仿真計(jì)算同實(shí)際過程的時(shí)問比例主要分為離線仿真和實(shí)時(shí)仿真，按仿真基于瞬時(shí)值或有效值分為電磁暫態(tài)仿真和機(jī)電暫態(tài)仿真，按不同的仿真步長(zhǎng)可分為納秒級(jí)仿真、微秒級(jí)仿真、毫秒級(jí)仿真。

模塊化多電平換流器具有很好的工程應(yīng)用前景，針對(duì)不同的仿真類型與仿真需求，模塊化多電平換流器的建模方法各有不同。因此，對(duì)模塊化多電平換流器建模方法的研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)和剖析是很有必要的 。

模塊化多電平換流器高效建模方法模塊化多電平換流器及其子模塊拓?fù)?/h3>

圖1所示為三相模塊化多電平換流器的通用結(jié)構(gòu)。

該模塊化多電平換流器模型共有6個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂包含N個(gè)了模塊。模塊化多電平換流器拓?fù)鋭?chuàng)始人德國(guó)慕尼黑聯(lián)邦國(guó)防軍大學(xué)的Marquardt教授共提出了三種常見的了模塊拓?fù)浞謩e是半橋型了模塊、全橋型了模塊和雙箱位型了模塊。其中，半橋型了模塊目前工程中應(yīng)用最為普遍，但是其不具備直流故障穿越能力，需要依靠交流斷路器實(shí)現(xiàn)故障電流的切除。全橋和雙箱位了模塊都具備直流故障穿越能力，但是由于投資和運(yùn)行損耗較大目前尚無工程應(yīng)用。為了在換流器投資、損耗和故障電流箱位能力之問實(shí)現(xiàn)折中平衡，有文獻(xiàn)等提出了改進(jìn)模塊化多電平換流器了模塊拓?fù)?，并給出了模塊化多電平換流器橋臂中使用多種模塊拓?fù)浠炻?lián)的方式以降低工程投資的思路，但是截止目前都尚未進(jìn)入工程應(yīng)用階段 。

對(duì)于模塊化多電平換流器的仿真模型，已有文獻(xiàn)大都針對(duì)半橋型模塊化多電平換流器開展研究，所得成果可以較容易地通過自定義編程的方式擴(kuò)展至其余模塊化多電平換流器拓?fù)?，因此將著重針?duì)半橋型模塊化多電平換流器的仿真建模方法進(jìn)行探討 。

模塊化多電平換流器高效建模方法模塊化多電平換流器仿真特點(diǎn)

隨著柔性直流輸電不斷向著高電壓、大容量方向發(fā)展，模塊化多電平換流器橋臂中通常需要數(shù)個(gè)模塊級(jí)聯(lián)。例如，世界上第一個(gè)模塊化多電平換流器工程，美國(guó)跨灣工程，單個(gè)橋臂含216個(gè)了模塊(雙端系統(tǒng)共2592個(gè)了模塊)，我國(guó)舟山5端柔性直流輸電工程共包含上萬個(gè)了模塊。單個(gè)半橋了模塊中至少包含4個(gè)電力電了開關(guān)，且不同了模塊中的開關(guān)器件狀態(tài)往往是不同時(shí)動(dòng)作的。因此，在對(duì)模塊化多電平換流器進(jìn)行電磁暫態(tài)仿真時(shí)，必須設(shè)置較短的仿真步長(zhǎng)，否則將嚴(yán)重影響仿真精度。每一個(gè)仿真步長(zhǎng)內(nèi)都有大量開關(guān)器件導(dǎo)通狀態(tài)發(fā)生變化，這將使得模塊化多電平換流器系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣在每一個(gè)仿真步長(zhǎng)中都需要重新求逆，也即不斷地對(duì)超高階矩陣求逆將使得大規(guī)模模塊化多電平換流器的仿真速度極其緩慢。

目前國(guó)內(nèi)外已有的模塊化多電平換流器建模方法都是從模塊化多電平換流器仿真的特點(diǎn)出發(fā)，在盡可能保持仿真精度的前提下，顯著降低模塊化多電平換流器的矩陣求解階數(shù)，達(dá)到仿真提速的效果，所提出模型根據(jù)簡(jiǎn)化信息的不同，分別適用于不同的場(chǎng)合 。

模塊化多電平換流器高效建模方法網(wǎng)絡(luò)模型的等值簡(jiǎn)化

模塊化多電平換流器實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)是為了對(duì)物理控制器在工程投運(yùn)之前進(jìn)行全面的性能測(cè)試，仿真精度和實(shí)時(shí)性是對(duì)其最本質(zhì)的要求。模塊化多電平換流器實(shí)時(shí)仿真的一次系統(tǒng)部分，通常是基于本文所介紹的戴維南等效原理而開發(fā)的，但是在開關(guān)元件的處理上略有區(qū)別。同時(shí)，目前對(duì)于模塊化多電平換流器的實(shí)時(shí)仿真都是基于對(duì)網(wǎng)絡(luò)模型一定程度的簡(jiǎn)化和與硬件平臺(tái)相結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)的。

有研究提出了一種基于分區(qū)戴維南等值和半步長(zhǎng)插值的新型算法MATE，該算法的精髓是采用合適的方法設(shè)計(jì)一張狀態(tài)地圖，可以將網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納矩陣的變量信息存儲(chǔ)下來用以反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?，如此便可以減少各了系統(tǒng)內(nèi)部和各了系統(tǒng)之問重復(fù)的拓?fù)溆?jì)算，同時(shí)減輕各了系統(tǒng)之問的通信負(fù)擔(dān) 。

模塊化多電平換流器高效建模方法與硬件相結(jié)合的模塊化多電平換流器實(shí)時(shí)仿真

由于MMC-HVDC系統(tǒng)的復(fù)雜性及特殊性，實(shí)現(xiàn)高精度的實(shí)時(shí)仿真僅僅從算法模型上進(jìn)行優(yōu)化是不夠的，采用合適的硬件平臺(tái)與之相結(jié)合是目前普遍采用的方法。

有研究提出一個(gè)基于FPGA的實(shí)時(shí)仿真器來仿真模塊化多電平換流器系統(tǒng)的電磁暫態(tài)模型，用光纖連接外部控制信號(hào)進(jìn)行硬件閉環(huán)的測(cè)試。模塊化多電平換流器閥模型的建立在FPGA中實(shí)現(xiàn)，仿真步長(zhǎng)設(shè)為500 ns，系統(tǒng)部分在CPU中仿真。驅(qū)動(dòng)協(xié)議和FPGA一致，以保證高速的信息傳輸和低延時(shí)。該仿真平臺(tái)支持多個(gè)FPGA板卡，因此可以進(jìn)行超大規(guī)模物理控制器的閉環(huán)系統(tǒng)測(cè)試等 。

立足多個(gè)視角，針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)目前國(guó)內(nèi)外模塊化多電平換流器高效仿真建模方法進(jìn)行了全面的梳理和歸類，得到如下結(jié)論：

1) 模塊化多電平換流器的電磁暫態(tài)模型開發(fā)仍是模塊化多電平換流器建模領(lǐng)域最熱門的話題，因其涵蓋時(shí)問尺度范圍廣，離線仿真軟件成本較低，且所得成果可以推廣應(yīng)用到不同的仿真平臺(tái)乃至實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)中。

2)基于受控源的模塊化多電平換流器通用提速模型具有容易實(shí)現(xiàn)、一次系統(tǒng)可視化程度強(qiáng)以及可以仿真開關(guān)器件級(jí)別的插值和故障等優(yōu)點(diǎn)，推薦在詳細(xì)仿真較大規(guī)模雙端MMC-HVDC系統(tǒng)時(shí)采用。

3 )模塊化多電平換流器戴維南等效整體模型兼具仿真精度和計(jì)算效率都較高的特點(diǎn)，突破性地實(shí)現(xiàn)了模型的計(jì)算復(fù)雜度與仿真規(guī)模的線性增長(zhǎng)。在仿真步長(zhǎng)較小時(shí)推薦采用基于后退歐拉法的整體模型，仿真步長(zhǎng)較大時(shí)推薦采用基于梯形法的整體模型。該類模型適合于不但要關(guān)注換流器內(nèi)、外部動(dòng)態(tài)特性，而且仿真規(guī)模巨大時(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景。

4)改進(jìn)后的模塊化多電平換流器平均值模型具備了精確仿真復(fù)雜交直流工況的能力，適合于只關(guān)注換流器外部動(dòng)態(tài)特性且包含大規(guī)模模塊化多電平換流器的交直流混聯(lián)系統(tǒng)分析的場(chǎng)合。

5 ) 模塊化多電平換流器的機(jī)電暫態(tài)和實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)將逐漸成為未來模塊化多電平換流器建模領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，因其更接近大系統(tǒng)分析和工程實(shí)際，可以更好地滿足多樣化需求。2100433B

建模方法包括確定性建模和隨機(jī)性建模兩類。律用的建模技術(shù)包括：

(1)面向界面的建模，又稱層狀建模，用于建立構(gòu)造模型。它利用井孔地質(zhì)分層數(shù)扼或地震資料解釋的層位和斷層數(shù)據(jù)，通過曲面擬臺(tái)(見地震層位面擬合、地震斷層面擬合)生成地層界面和斷面，再經(jīng)過圖形編輯，最后完成建模。

(2)面向地質(zhì)體的建模，也稱封閉塊建模，用于建立實(shí)體模型。它在構(gòu)造模型基礎(chǔ)上，s曾DI]了地質(zhì)體之問的拓?fù)潢P(guān)系表示及運(yùn)算、模型一致性自動(dòng)檢驗(yàn)以及多值面和鹽體等復(fù)雜地質(zhì)體的表示，實(shí)現(xiàn)建模。

(3)面向跨學(xué)科各種信息共享和綜合的建模，用于建立地球模型。它在實(shí)體模型基礎(chǔ)上，增加模型共享、應(yīng)用共享、先進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)和三維可視化共享窗口等計(jì)算技術(shù)，集地球物理、地質(zhì)和油藏工程中各種信息于一個(gè)模型。

本項(xiàng)目在LTCC封裝技術(shù)下以毫米波前端系統(tǒng)為具體應(yīng)用背景；研究了高效率、高精度的濾波器新型建模方法及其應(yīng)用，項(xiàng)目研究所產(chǎn)生的研究成果共發(fā)表SCI收錄期刊論文16篇，EI收錄期刊論文1篇，ISTP收錄國(guó)際會(huì)議論文3篇，申請(qǐng)發(fā)明專利4項(xiàng)，成功授權(quán)1項(xiàng)，具體取得的研究成果包括以下三個(gè)方面： 在濾波器新型建模方法研究方面，為了快速高效地獲取滿足特定濾波器響應(yīng)及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)耦合矩陣，我們提出了結(jié)合基于GIVENS矩陣旋轉(zhuǎn)的卡梅隆-相似變換法及自適應(yīng)遺傳算法的有效綜合優(yōu)化方法，基于這一新型建模方法，我們分析并設(shè)計(jì)出了多種耦合拓?fù)淠Ｐ偷腖TCC毫米波濾波器；另一方面，我們對(duì)如何提高遺傳算法在濾波器的設(shè)計(jì)中的高效率、高精度也進(jìn)行了較為深入的研究，我們通過對(duì)遺傳算法中的遺傳操作算子進(jìn)行改進(jìn)，有效地克服了采用傳統(tǒng)的遺傳操作方法所面臨的收斂速度慢以及容易陷入局部最優(yōu)的缺陷，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一系列新型微波帶通濾波器，我們?cè)谠撗芯糠较虻某晒舶l(fā)表SCI收錄期刊論文4篇。 在新型三維諧振器耦合/拓?fù)淠Ｐ脱芯糠矫妫槐卷?xiàng)目提出了多種可用于LTCC技術(shù)的新型耦合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了一系列高性能濾波器，主要包括LTCC 60GHz單通帶、雙通帶帶通濾波器、LTCC U波段、X波段帶通濾波器以及多種其它形式的高性能、小型化新型微波濾波器結(jié)構(gòu)，我們?cè)谠撗芯糠较虻某晒舶l(fā)表SCI收錄期刊論文9篇。 在LTCC濾波器電路中高性能過渡結(jié)構(gòu)的研究方面，本項(xiàng)目提出了三種高性能寬帶微波過渡結(jié)構(gòu)，所提出的微帶線-共面帶狀線寬帶過渡結(jié)構(gòu)成果獲得國(guó)家發(fā)明專利1項(xiàng)，所提出的微帶-共面波導(dǎo)帶狀線結(jié)構(gòu)以及微帶-微帶過渡結(jié)構(gòu)研究成果發(fā)表SCI收錄期刊論文2篇。 本項(xiàng)目研究過程中，共培養(yǎng)碩士研究生5名，博士研究生1人，其中一人獲得“2014年度江蘇省優(yōu)秀碩士論文”；此外，本項(xiàng)目的研究為我們與國(guó)外知名學(xué)者的交流與合作提供了良好的平臺(tái)，項(xiàng)目研究期間，課題組成員參加國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議四次，并與同研究領(lǐng)域的國(guó)外課題組進(jìn)行了短期交流互訪，這些交流為我們今后在該研究領(lǐng)域的深入研究提供了良好的外部條件。總體看來，本項(xiàng)目研究所產(chǎn)生的成果圓滿地實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的預(yù)期研究目標(biāo)。 2100433B

在基于封裝的毫米波前端系統(tǒng)中，如何克服三維尺度以及毫米波、亞毫米波長(zhǎng)對(duì)計(jì)算效率所帶來的不利影響，快速、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)出滿足要求的毫米波元部件及系統(tǒng)是極富挑戰(zhàn)性的基礎(chǔ)性研究課題，也是無線通信發(fā)展急需解決的重要課題。鑒于此，本項(xiàng)目旨在以LTCC封裝技術(shù)下60GHz毫米波前端系統(tǒng)為具體應(yīng)用背景；有效結(jié)合矩陣旋轉(zhuǎn)相似變換法和自適應(yīng)遺傳算法來快速、準(zhǔn)確地提取耦合矩陣，從而研究高效率、高精度的濾波器新型建模方法及其應(yīng)用。內(nèi)容包括：濾波器新型建模方法研究；基于新型建模方法的三維諧振器耦合/拓?fù)淠Ｐ脱芯?；LTCC濾波器電路中高性能過渡結(jié)構(gòu)的研究?？梢灶A(yù)見，本項(xiàng)目的研究及其所產(chǎn)生的一系列成果，能夠?yàn)橛糜诟咝阅芎撩撞ㄒ苿?dòng)終端的濾波器設(shè)計(jì)提供可靠的理論依據(jù)、高效高精度的設(shè)計(jì)方法、最佳的結(jié)構(gòu)形式以及經(jīng)過原理性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的若干初始模型。從而,為我國(guó)封裝技術(shù)在60GHz無線通信這一新興領(lǐng)域的應(yīng)用提供高價(jià)值的技術(shù)儲(chǔ)備。