船舶大功率脉冲负载抗冲击供电系统

庞 宇， 黄文焘， 吴 骏， 邰能灵， 孙国亮

(1. 上海交通大学 电子信息与电气工程系， 上海 200240； 2. 中国船舶及海洋研究工程设计研究院，上海 200011； 3. 中国卫星海上测控部，江苏 江阴 214400)

随着舰船技术的快速发展，高能武器、电磁发射装置和新型雷达等功率脉冲型负载在船舶综合电力系统中的应用越来越广泛[1-2].脉冲型负载的功率脉动无序且频繁，冲击峰值高，对系统的稳定与电能质量造成严重冲击；另一方面，船舶综合电力系统“源-网-荷”耦合紧密，电站容量小且转动惯量低，仅依赖于船舶电站无法保障系统的安全稳定运行.大功率脉冲负载对功率变换供电系统提出了更高的要求，传统 Buck或者 Boost供电单元难以满足.

当前高技术舰船承载的脉冲负载类型越来越多，如移动通讯设备、高功率武器、雷达、电磁发射装置等，具有宽工作频率、多工作模式和峰值功率大等特点，且其运行具有强随机性.以大功率雷达负载为例，其工作周期为10-3～10-1s量级，长脉宽工作模式会导致供电系统功率波动[3-4].新型大功率脉冲负载接入会造成如下影响：① 电站机电调节控制器响应时间长，综合电力系统无法满足脉冲负载瞬时功率需求，产生波动或失稳[5-6]；② 系统呈现宽频域和低惯性特征，非工频扰动可能引发次同步间谐波问题，破坏系统稳定运行[7-8]；③ 恶化电网电能质量，干扰其他敏感负载.

开展高动态响应升压/降压型变换器拓扑优化工作，降低脉冲功率负载引起的电流纹波，避免脉冲负载对供电系统中直流母线的影响，是保证脉冲功率负载高性能稳定工作的关键技术方法[9-10].目前，已有研究针对脉冲负载特性及其对独立电力系统影响展开研究.文献[11-12]研究了雷达脉冲负载的占空比、工作周期、峰值功率和滤波电容变化时对系统动态指标的影响规律.文献[13]通过仿真研究了电网运行特性与脉冲负载工作模式之间的关系，分析了不同脉冲负载参数对电网运行特性的影响规律和程度.文献[14]建立了含脉冲负载的独立电力系统模型，推导了源载耦合关系，通过理论结合试验，找出交直流侧之间影响的脉动频率规律，对不同脉冲频率、不同脉冲负载功率展开试验，给出了脉冲负载功率分配表.上述文献分析了脉冲负载及电路参数对系统的影响，对工程设计及后续脉冲负载在独立电力系统中的应用做了重要铺垫，但由于其所研究的脉冲负载功率较小且工作模式单一，所以采用的均是传统负载供电结构.该结构由三相变压器、不可控整流桥、电感电容(LC)滤波器组成，因缺乏负载电流快速跟踪响应环节、直流母线电压电流脉动抑制环节、交流侧谐波治理环节等功能，已无法满足大功率多模式脉冲负载动态响应需求和降低负载对船舶电力系统影响的要求.文献[15]对含脉冲负载的船舶电力推进系统进行研究，分析了飞轮储能单元的能量缓冲作用，起到了稳定直流母线和降低脉冲功率对推进系统及电站冲击的作用，但该储能方式并不适用于雷达等此类高频脉冲负载.文献[16]设计了一种混合储能方案，能够有效地使蓄电池减少放电小循环次数，消除负载脉动对供电电源的不利影响，但对于兆瓦级负载并不适用.目前，有学者提出了三相不可控整流器级联 Buck电路的新型雷达供电单元.文献[17]建立新型脉冲负载等效拓扑及相应的潮流计算模型，可作为含脉冲负载独立微电网运行特性及稳定性分析的基础.文献[18]推导了新型脉冲负载供电结构的数学模型，通过仿真分析和实物验证脉冲负载参数对独立电力系统的影响规律.但是上述文献未针对新型脉冲负载特点及其影响，从系统与负载的匹配性、系统运行使用的安全性以及稳定性等多角度对供电结构、参数进行研究和设计.

本文分析了功率脉冲负载特性及其对电网的影响，优化传统脉冲负载供电结构，提出一种大功率多模式脉冲负载供电系统的设计方法，采用功率平抑、能量分组、谐波治理、事故备用等技术，即 “多脉波变压器+不可控整流+两级互联直流/直流(DC/DC)变换器”的供电结构，并对能量缓冲环节中关键参数进行设计.仿真分析不同工作模式下负载对系统的影响，通过传统和新型脉冲负载供电系统性能的对比，说明该结构能显著改善交流侧电压电流的畸变率，降低交流侧功率和直流侧母线电压的波动，验证了系统结构及参数设计的正确性和有效性，对脉冲负载在独立电力系统中的应用、设计和参数优化等方面具有重要意义和参考价值.

1 脉冲负载特性及其影响

1.1 脉冲负载特性

新型脉冲负载占空比随机变化且呈连续脉冲功率冲击的强非线性特征，其功率特性既有冲击性，又有随机性和波动性，具有工作频率宽、工作模式多和峰值功率大的特点[19].某雷达脉冲负载在不同工作模式下的波形如表1所示.其中：Io为脉冲电流幅值；t为时间；pu.为电力系统的标么值，无单位或者认为为“1”.

表1 不同工作模式下的负载参数和波形Tab.1 Actual load parameters and waveforms at different operating modes

负载呈现脉冲形式，特别是负载在满载与空载模式之间工作时，可简化成方波来表示.脉冲负载电流波形及其分解如图1所示.其中：T为脉冲负载工作周期；D为占空比；Io(t)为脉冲负载电流；Iavg(t)为平均电流；Ipul(t)为脉动电流.Io(t)可以分解为Iavg(t)和Ipul(t)两部分.由于脉冲负载电流的周期性，Fourier级数展开[20]，可得脉冲电流中谐波成分的增益In如下：

图1 脉冲负载电流波形及其分解Fig.1 Pulse load current waveforms and its decomposition waveforms

(1)

(2)

式中：n为整数；sinc(nπD)函数的零点值在n=[k/D]， 系数k=0,1,…处；φn为谐波成分的相位.

1.2 脉冲负载供电系统模型

脉冲负载供电系统模型如图2所示，DC/DC变换器部分可以是单级或双极，也可以不含直流变换器.其中：ICo、ILo分别为输出电容Co和滤波电感Lo的支路电流；Uin为输入电压；RLo和RCo为电容和电感的内阻；Uo为输出电压.由Kirchhoff电流定律可得，Iavg+Ipul=ICo+ILo，脉冲负载引起的电流中脉动部分Ipul会由输出电容Co和滤波电感Lo两条支路分摊，若要使供电系统输入电流的脉动尽可能减小，则需控制流过电感的电流ILo跟随脉冲负载引起电流中的平均电流Iavg(不考虑开关频率纹波)，而脉动电流部分则尽量由输出电容支路来提供，通过合理设计输出电容大小来控制输出电压Uo的波动要求.

图2 脉冲负载供电系统模型Fig.2 Model of the pulse load power supply system

通过分析脉冲负载引起电流的组成，可以获得如下结论：① 若供电系统中未采用DC/DC 变换器，则均存在较大的输入电流脉动和输出电压波动；② 若供电系统中采用单级DC/DC变换器，则输出稳压和输入稳流无法同时实现，要么允许脉冲负载功率以脉动电流的形式出现在供电系统输入端，要么输出电压存在一定的波动范围；③ 若供电系统采用两级变换器级联结构，前级变换器允许输出电压存在一定的波动来实现输入电流跟随脉冲负载引起电流的平均电流部分(即稳定输入电流)，中间电容为脉冲负载提供脉动功率，后级变换器在输入电压波动时控制输出电压的稳定.这样前后两级变换器分别实现不同的功能，脉动功率由中间电容来承担，从而能够同时保证脉冲负载的高精度供电和平抑脉冲负载对供电系统输入侧的冲击.

1.3 脉冲负载对综合电力系统的影响

船舶综合电力系统与陆地大电网相比是一个“源-网-荷”紧密连接的独立电力系统，具有“强耦合、非线性、高协同”的特点，依赖发电机组电压频率调整来实现稳定控制，因电缆线路长度短、线路损耗小、短路电流大，系统状态信息迅速地在内部传播，系统工况复杂，负载变化频繁，受限的发电机组容量及转动惯量会让大功率冲击性负载对系统造成不良影响，由于工作环境恶劣，空间位置有限，供电系统及其关键设备的可靠性、生命力、紧凑性要求高.

大功率多模式脉冲负载加入船舶综合电力系统中，会给系统稳定运行和控制增加难度，如表2所示.因此，综合电力系统为适配脉冲负载，根据脉冲负载功率需求特性，其供电装置需配置能量缓冲环节对功率进行平滑处理之后再与船舶主电网连接，不仅需要增大电站容量，还应优化电站、储能与负载之间的协调能力，以提升船舶载荷与供电品质.

表2 大功率多模式脉冲负载适应性综合电力系统特点

2 大功率多模式抗冲击脉冲负载供电系统优化

脉冲负载种类很多，根据其功率等级、周期时间尺度和工作特点会采用不同的供电结构[21].传统脉冲负载供电系统由柴油发电机组、三相变压器、不可控整流桥、LC滤波器以及脉冲型负荷组成.新型脉冲负载供电方案将采用功率平抑、能量分组、谐波治理、事故备用等技术所构建的电力网络保证大容量船舶电站安全供电和负载精准得电要求.

2.1 功率平抑

具有“宽工作频率、多工作模式和高功率”特性的新型雷达阵面会严重影响电网平稳运行，所以需要采取功率波动抑制手段.由于雷达功率波动随着探测目标的轨迹呈现不确定性，所以须按照负载最严苛状态对系统的影响进行设置.如果单独设置一套大容量平抑设备可能会造成与总体适装性上的矛盾，同时也增加了单一故障对全船使命任务造成影响的风险.因此在设计中采用从交流侧到负载侧，加入多级稳压电路的方式对脉冲负载进行隔离.脉冲负载的传统供电系统由柴油发电机组、三相变压器、不可控整流桥、LC滤波器以及脉冲型负荷组成，在整流电路与脉冲负载之间加入Buck电路和Boost电路的级联模块，作为功率平抑装置，减少脉冲负载对交流侧系统的功率冲击，如图3所示.其中：PP为脉冲负载功率峰值；S为脉冲开关；L为电感；C为电容.

图3 串联功率平抑单元的脉冲负载供电系统Fig.3 Pulse load power supply system of cascade connected power suppression unit

在确定了功率平抑装置的拓扑结构之后，需要对Buck电路和Boost电路中的元器件参数进行确定，以确保其能够有效地缓解脉冲负载接入系统后的冲击，电路参数的选择涉及到电路所带的负载功率脉冲参数，详见第3节.

2.2 能量分组与备用

新型雷达阵面供电需求较大，若采用常规单路供电形式单路供电电流将超过1×104A，大电流传输所需要的设备安装、电缆附设、开关保护器件选择均会成为工程实施的难点.因此，将雷达阵面供电独立于全船其他任务和日用设备，采用分组传输的形式实现，具体分组可根据阵面功率大小确定.采用分组能量传输后，设置临时电缆跨接环节来提高设备单一故障后的可用性.

由于采用两级直流变压环节，通过分组供电与多路配电相结合的方式利用故障后临时电缆敷接实现故障重构，保证设备单一故障后的可用性，提高负载供电生命力.故障模式下的重构连接如图4所示.第1组供电支路上的移相变压器、平抑电源(脉冲平抑电源转换装置)、直流配电板损坏时，该组的每路阵面电源可分别从邻近的直流配电板连接取电，以保证其正常工作.

图4 故障模式下的重构连接示意图Fig.4 Schematic diagram of reconstructed connection in fault mode

2.3 谐波治理

脉冲负载为直流负载，其供电系统存在整流环节.整流电路有传统的三相6 脉冲不可控全桥整流、多脉冲整流(多脉冲变压器+不可控整流桥)、脉冲宽度调制(PWM)整流3种方案.3种方案的主要性能指标比较如表3所示.其中：THD为总谐波失真理论值；m为脉波数.

表3 3种整流电路方案的主要性能指标比较Tab.3 Comparison of main performance indexes of three rectifier circuit schemes

多脉冲整流是通过不同的绕组联结方式得到相位不同的电压矢量，使得网侧电流由不同相位的电流矢量叠加而成，使整流电路网侧的方波电流变为叠加而成的阶梯波电流.整流脉冲数增多，根据阶梯波抵消原理，合成电流波形的阶梯数越多，电流中谐波成份越少，THD 越小，变压器漏抗使阶梯波边沿变缓，因而实际THD会略小于理论值[22].

对于可控PWM整流装置，其可以实现网侧电流正弦化，且运行于单位功率因数，目前应用也非常广泛，虽然其存在很多优点，技术也日趋成熟，但在含脉冲负载的船舶电力系统中，其使用对比不可控整流装置存在锁相不准确、高频谐波和功耗较高等问题.

2.3.1锁相问题 含脉冲负载的船舶电力系统中电网环境较为恶劣，存在电压畸变，如谐波、频率突变、相位突变以及三相不平衡等电能质量问题.在PWM整流器控制中，为实现其网侧有功、无功功率控制，同步坐标系下电流内环控制一般需要锁相环节对电网电压进行锁相，动态获取电网电压相位信息，实现直轴d和交轴q的定位，提供计算基准.目前的电压过零锁相电路依赖于电压信号零点时刻的检测，当系统存在电压畸变时，电压信号零点与基波零点不一致，锁相环无畸变电压的抑制能力，因而在畸变电压条件下会得到错误的相位信息，无法快速、准确地锁定电压相位，进而对于需要系统电压同步的PWM整流器产生影响，使其输出电流产生异常，更进一步恶化电网的电能质量.现在已经有很多学者对应用于不理想电网环境下的改进型锁相环技术进行研究，但目前还缺乏专门针对含脉冲负载独立电网的锁相技术.文献[23]对脉冲负荷的冲击作用进行了研究.仿真结果表明，脉冲负载供电采用不可控整流形式比可控整流形式对舰船电力系统造成的冲击小得多.因此在飞机、舰船等独立电力系统中，为提高系统的可靠性和安全性，大多采用不可控整流形式.

2.3.2高频谐波问题 可控整流采用PWM技术，在开关频率附近产生高次特征谐波，给电网带来高次谐波污染.为消除谐波污染，会在电网和整流器之间加入滤波装置，基于电感电容电感(LCL)型的滤波器应用最为广泛，兼顾低频段增益和高频段的衰减.但采用LCL输出滤波的PWM整流器为3阶系统，存在固有的谐振频率点，如果独立电力系统中由于脉冲负载而存在的某次谐波与PWM整流器的固有谐振频率相近或者相等时，将会产生谐波谐振现象，使本身较小的谐波成分严重放大，并且随着并联的PWM整流器个数增加，谐振峰的频率向低频段移动，电能质量严重下降.多个PWM整流器并联运行的仿真结果如图5所示.其中：Φ为相位；M为幅值增益；f为电网频率；U为电压；I为电流；N为变流器并联个数；PCC为公共连接点.

图5 多个PWM整流器并联运行的仿真结果Fig.5 Simulation results of several PWM rectifiers running in parallel

在指令电流中加入250、550、950 Hz的谐波成分，对多个整流器并联运行进行仿真，可以得到LCL型PWM整流器谐波放大现象的950 Hz成分数据，如表4所示.从表4中可以看到，950 Hz成分随着并联PWM整流器个数的增加，出现了严重的放大情况.

表4 PWM整流器的950 Hz谐波Tab.4 950 Hz components of PWM rectifier

由图5(b)可知，在250 Hz 频率上，变流器并联个数的增加对输出电流的影响不大，没有出现谐振现象；在550 Hz频率上，随着变流器并联个数的增加，输出电流、电容电压和公共连接点，即系统交流母线与整流器连接点，电压开始出现放大现象；在950 Hz 频率上，随着变流器并联个数的增加，输出电流出现了明显的放大，8台变流器并联时，电容电压和PCC电压都出现了谐振现象，而在实际工程中，大功率脉冲负载的供电往往会采用多组形式，降低单台设备的功率和体积.

2.3.3功率损耗 由于半导体材料的特性，其本身在开关过程中会产生功率损耗，一方面降低系统的能量转换效率，另一方面会使设备产生热量，需要考虑散热问题.全控性元器件，如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的功率损耗主要来源:饱和开通状态下通态电阻产生的通态损耗和开关过程中电流电压不同步引起的开关损耗.二极管的功率损耗则包括导通损耗和反向恢复损耗，由于其反向漏电流很小，故反向损耗很低[24-25].传统Si二极管存在反向恢复电流，而新型碳化硅肖特基势垒二极管(SBD)没有反向恢复损耗.相比于可控PWM整流来说，不可控整流拓扑结构中只有二极管一种功率器件，因此在相同工况下，PWM整流器的损耗大于不可控整流器，且开关管工作温度也偏高.若再计及控制器，采样电路等的损耗，二者差距将更加明显.大功率脉冲负载的供电系统的输出功率大，功率密度高，设备存放空间相对较小，故电源的热量产生及散热问题也是供电系统结构设计中要考虑的因素之一.

滤波器能够治理谐波，无源滤波器结构简单、运行稳定，但只能补偿固定频率的谐波，且易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，有源滤波器可动态滤除各次谐波，但可靠性相对较低，在高频、大功率的场合不适用.文献[26]将大容量无源滤波器和较小容量的有源滤波器组合，应用于多工作模式下的船舶电力系统，但若用于含大功率脉冲负载的系统，不仅增加成本和空间，还需要特殊设计[27]，并不适用.

因此，新型脉冲负载供电结构中直流环节采用“两级DC/DC互联直流变换器”提供负载脉动功率部分，缓解负载冲击和保证供电精度；整流环节采用“多脉波变压器+不可控整流”治理电能质量污染问题；最后发电机组提供负载平均功率部分，充分其固有机械惯量，减少直流环节电容储能容量，节省船上的空间，提高供电系统的功率密度和能量密度[17]，即“多脉波变压器+不可控整流+两级DC/DC互联直流变换器”的结构，如图6所示.其中：AC为交流；粉色区域中，VT1和D1为Buck电路的开关管及控制信号，L1和C1为Buck电路的滤波电感和输出电容；黄色区域中，VT2和D2为Boost电路的开关管及控制信号，L2和C2为Boost电路的滤波电感和输出电容.考虑到综合电力系统含有大量电力电子开关，和“宽工作频率、多工作模式”的脉冲负载对系统的影响，将会出现大量谐波，多脉波数选用24脉.

图6 船舶大功率脉冲负载抗冲击供电系统结构Fig.6 Surge-suppression power supply system for ship high-power pulse loads

3 脉冲负载能量缓冲单元参数设计

3.1 Buck电路结构与参数的设计

由于输出直流电压的波动大小与输出滤波电感和输出滤波电容的大小有直接关系，所以在分析功率等级、开关频率和控制方式对输出阻抗的影响之前，有必要先给出输出滤波器的设计.Buck电路结构见图6粉色区域.当限定了输出滤波电感电流的脉动大小δ时，滤波电感可由下式求得：

(3)

式中：Po为额定输出功率；fs为电感电流的脉动频率.当滤波电感大小确定后，电感电流的脉动大小为

(4)

假定电感电流的脉动量完全由输出滤波电容来承担，则输出电压的纹波为

(5)

将式(4)代入式(5)，得到：

(6)

式中：RC为电容的等效串联电阻.

当要求输出电压的纹波量不大于输出电压波动大小γ时，忽略RC，则根据式(6)可以推导出输出滤波电容的计算公式为

(7)

3.2 Boost电路结构与参数设计

Boost电路结构见图6黄色区域.影响输出电容器的选择因素有开关频率的纹波电流、二次谐波的纹波电流、直流输出电压、输出纹波电压和维持时间.输出电容值由如下公式表示：

(8)

式中：ΔU为纹波电压峰峰值；η为变换器效率；f=50 Hz，为电网频率.对Boost电路的电感设计，当为电流连续模式时，其具体公式为

(9)

而电感电流的脉动大小为

(10)

可得电感的计算公式为

(11)

4 算例仿真分析

柴油电机组输出端 6 600 V三相交流电经过24脉波不可控整流，然后经过两级互联直流变换，前级Buck电路母线电压为DC510 V，后级Boost电路输出DC710 V，供给脉冲负载，在MATLAB/Simulink中搭建相应模型，如图7所示.其中：G为柴油发动机；M为推进电机.其中级联DC/DC电路参数计算见4.1节.

图7 新型脉冲负载供电系统仿真结构图Fig.7 Simulation structure of the new pulse loads power supply system

4.1 Buck电路和Boost电路参数取值

根据实船项目的要求，Buck电路输出电压波动率为±5%，则γ取为10%.本文选择滤波电感电流的脉动大小为负载电流的20%.当系统要求带脉冲负载时，Po=300 kW，Uo=510 V，开关频率为 6.4 kHz.根据式(3)和(7)，可以得到：

根据实际器件选取及裕量考虑，最终取值为C1=100 μF，L1=200 μH.

Boost 电路输出电压波动为 ±10 V，当系统要求带负载2时，其输出功率为Po=300 kW，Uo=710 V，开关频率为6.4 kHz，变换器效率η=0.9.同样，根据前面电容电感计算式(8)和(9)，得到：

根据实际器件选取及裕量考虑，最终取值C2=70 mF，L2=150 μH.

4.2 传统和新型脉冲负载供电系统性能对比

为充分验证上述结构的有效性，对负载的5种不同工作模式下的实际波形(见表1)进行模拟，分别接入传统(由三相变压器、不可控整流桥和LC滤波器组成)和新型脉冲负载供电系统中进行仿真分析，验证不同脉冲负载对系统的影响，包括交流侧电压、电流畸变率，发电机端电压Vd、Vq波动率，以及直流侧电压波动率，结果如表5和6所示.

表5 传统脉冲负载供电系统性能Tab.5 Performance of traditional pulse loads power supply system

表6 新型脉冲负载供电系统性能Tab.6 Performance of new pulse loads power supply system

从表5和6可以看出，传统脉冲负载供电系统无论接入哪种类型的脉冲负荷，交流侧电压电流畸变率都严重超标，电能质量问题严重，并且对发电机内部特性影响较大.当接入负载2时，对系统的影响最大，直流侧波动达到163.7 V.新型脉冲负载供电系统下，各类型脉冲负载对系统的影响明显降低，直流侧电压也在非常小的范围内波动.工作模式为负载2时，传统和新型脉冲负载供电系统仿真波形如图8和9所示.其中：Uabc为发电机输出交流电压；Iabc为发电机输出交流电流；UBuck、UBoost分别为Buck电路和Boost电路输出直流母线电压.由图9可知，在加入脉冲负载以后，新型脉冲负载供电系统中Buck电路输出直流母线电压稳定后的电压波动范围在490～530 V，Boost电路输出直流母线电压稳定后的电压波动范围在705～715 V，电压波动率满足±5 V的要求.

图8 负载2模式下传统脉冲负载供电系统仿真波形Fig.8 Simulation waveforms of the conventional pulsed power supply system at load 2 mode

图9 负载2模式下新型脉冲负载供电系统仿真波形Fig.9 Simulation waveforms of the new pulsed power supply system at load 2 mode

5 结论

本文对含大功率脉冲负载的船舶综合电力系统进行了研究，包括脉冲负载特性和大功率多模式脉冲负载供电系统优化两方面，通过理论研究和仿真分析可以得到如下结论.

(1) 脉冲负载电流中所含谐波分量的大小只与脉冲占空比有关，谐波基频与脉冲频率有关.

(2) 脉冲负载引起的电流包含脉动电流和平均电流两部分，其供电系统中直流环节可采用双级变换器级联结构，降低脉冲负载冲击并保证高精度供电.

(3) 在含脉冲负载的船舶电力系统中，不可控整流结构较可控整流结构更合适，通过多脉波变压器改善电网电能质量.

所以，大功率多模式脉冲负载供电系统可采用“多脉波变压器+不可控整流+两级互联DC/DC直流变换器”的结构，优化电站、储能与负载之间的协调能力，提升了船舶电力系统载荷能力与供电品质：① 通过多级能量缓冲，平抑脉冲负载冲击并减少储能元件单体的体积；② 通过有效控制特殊负载的谐波污染，降低其运行时对其他敏感性负载的影响；③ 通过模块化、多冗余设计，提高特殊负载的供电生命力.

本文对供电系统中能量缓冲单元参数进行了设计和计算，但该环节的控制策略和参数优化方面还需要进一步研究，而且随着脉冲负载供电系统变复杂，其建模与稳定分析也变得困难.下一步工作是基于本文供电结构，建立大信号分析模型，推导出系统大扰动下的稳定性判据，并分析物理参数和控制参数对稳定域的影响.