随着直流输电、新能源的发展,电力电子设备大量接入交流电网,我国电网形成了大规模交直流混联的系统格局。电力电子设备特性复杂,本身是一个谐波源,引入了大量的谐波,给电力系统带来了许多不确定的影响,为研究系统的动态运行特性,需要对系统进行电磁暂态仿真。传统的仿真方法主要是基于EMTP的节点类电磁暂态仿真方法,大规模交直流电网节点数众多,导致导纳矩阵规模庞大,同时电力电子设备开关频率高、时间尺度小,和交流电网混合形成了一个多时间尺度融合的系统,给仿真带来了挑战。因此研究大电网的快速电磁暂态仿真算法是必要的,本文以此为目标,展开了以下的研究工作:(1)仿真步长的大小影响了仿真的计算效率,而仿真步长又与信号的频率有关,因此本文分析了解析信号的旋转特性,结合park变换能够实现降频的原理,研究了时间尺度变换实现信号降频的原理。时间尺度变换需要构造解析信号,研究了几种解析信号的构造方法,基于时间尺度变换建立了电力系统几种基本元件的时间尺度模型,仿真算例验证了时间尺度变换实现大步长仿真的可行性。(2)时间尺度变换只能对信号以一个主导频率进行降频,对于交直流混联系统而言,电压电流信号中含有大量的谐波,只以一个频率进行移频后信号的最高频率仍较高,根据采样定理,此时仍需要以较小的步长进行仿真,因此本文结合CPU多核心的并行特性以及信号的分解重组与时间尺度变换原理,给出了多频段时间尺度变换法(Multi-Frequency Band Time-scale Frame Transformation,MFB-TSFT)。该方法首先将所研究的频率范围进行N等分,得到N个子频带,接着对信号进行分解,得到不同时间尺度下的单分量信号,然后计算信号的瞬时频率并得到其对应的解析信号,根据信号的频率将其划分至对应的频带进行重组,最后对每个频带分别进行时间尺度变换后得到低频信号进行并行大步长仿真。MFB-TSFT既能够提高仿真的计算速度又能够保证一定的计算精度,仿真截断误差很小,本文分析了 MFB-TSFT的算法适应性,仿真算例验证了 MFB-TSFT的有效性。(3)针对研究的多频段时间尺度变换法,结合多核心CPU的并行方法,研究了基于MFB-TSFT的并行仿真策略,并行策略结合了分网并行算法与多频段并行算法,对于稳态运行情况与暂态运行情况分别给出了不同的并行策略,文中给出了并行仿真的具体流程。