柔性直流输电技术：应用、进步与期望

柔性直流输电技术是构建灵活、坚强、高效电网和充分利用可再生能源的有效途径,代表着直流输电的未来发展方向,已成为新一代智能电网的关键技术之一。概述了国内外柔性直流输电工程的现状以及柔性直流输电技术在交流电网的异步互联、风电场并网、海上平台供电和城市负荷中心供电等领域的应用情况;重点介绍了世界第一个多端柔性直流输电工程———南澳多端柔性直流输电示范工程的研发情况,尤其是其技术难点;指出了直流输电混合化,高电压大容量化,直流输电网络化和直流配电网等未来柔性直流输电技术发展的主要方向;提出了柔性直流输电系统亟待解决的关键问题,诸如具有直流短路故障电流清除能力的电压源换流器拓扑结构,高压直流断路器技术和直流电网运行的基础理论及控制保护技术。     

混合直流输电技术及发展分析

混合直流输电系统结合常规直流输电系统和柔性直流输电系统的优点,是一种新型直流输电拓扑结构。文中从混合直流输电系统的主接线和换流器拓扑结构、控制和保护技术等方面进行了系统分析,指出了混合直流输电技术的难点及未来的发展目标和方向。介绍了混合直流输电技术可能适用的场景及目前的应用现状。最后结合中国能源发展战略和未来电网的发展特点及需求,分析了混合直流输电技术研究及工程应用的趋势。     

柔性直流输电技术研究分析

介绍了柔性直流输电的技术原理和控制策略,指出当前控制方法研究成果中存在的问题,比较了柔性直流输电技术几种发展方向的研究现状,分析了基于模块化多电平换流器的输电方式,根据目前国内外柔性直流输电示范工程,说明了柔性直流输电技术在新能源、城市电网和智能电网中的应用前景。     

柔性直流输电系统拓扑结构研究综述

柔性直流输电系统的拓扑结构是其关键技术之一,对整个工程的性能和成本影响巨大。首先介绍了国内外柔性直流输电工程的发展情况,并分析了各种电压源换流器、模块化多电平换流器的技术原理。然后着重阐述了柔性直流输电系统主接线拓扑结构的最新研究情况,并对其应用范围、优缺点等做了归纳和分析。在此基础上提出将柔性直流输电仿真技术等作为下一步研究工作的重点,为今后的柔性直流输电工程拓扑方案的研究提供了一定的理论借鉴。     

柔性直流输电技术综述

当前,随着智能电网、分布式电源以及可再生能源等技术的快速发展,电网建设日益困难,为弥补传统高压交直流输电技术的不足,柔性直流输电技术应运而生,提供了新的途径。首先基于电压源换流器的柔性直流输电技术及其发展历史分析了其系统结构、基本工作原理和技术特点;随后介绍了国内外柔性直流输电工程应用领域及现状,并结合未来电网发展特点及需求,分析了柔性直流输电工程应用的趋势,说明了目前其已经应用的工程领域;最后阐述了目前柔性直流输电技术的研究领域,以及未来需要研究的领域。     

柔性直流输电技术及其示范工程

城市电网的不断发展和电力电子器件的快速进步,使柔性直流技术在城市电网中的实际应用已成为可能。简要介绍了柔性直流输电的技术特点。具体介绍了上海南汇柔性直流输电示范工程的换流系统参数,主要设备的选择、配置,设备布置方案。总结了柔性直流输电技术在工程应用中存在的一些问题。     

柔性直流输电技术的工程应用和发展展望

柔性直流输电技术作为新一代的直流输电技术,具有有功无功独立控制、响应快速灵活、扩展性强等突出优点,广泛应用于风电送出、电网互联、无源网络供电和远距离大容量输电等场景。在中国新型电力系统建设的背景下,针对新能源送出和多直流馈入电网安全稳定提升等重大需求,柔性直流输电技术优势将进一步凸显。文中对柔性直流输电技术的发展现状和趋势进行梳理,以多个代表性的柔性直流输电工程为例,系统地阐述了中国柔性直流输电技术的工程实践经验,重点介绍了柔性直流输电技术在新能源送出、电网互联和远距离大容量输电的典型应用及工程运行情况。最后,文中分析了新型电力系统下柔性直流输电技术的发展前景并指出所面临的挑战,为柔性直流输电技术的发展与应用提供参考。     

大容量架空线柔性直流输电关键技术及前景展望

柔性直流输电技术(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)应用于远距离大容量架空线输电是实现我国能源资源优化配置的客观要求,也是电网技术发展的未来趋势。目前柔性直流输电技术扩展到架空线输电场合所面临的关键问题有:直流线路故障难以快速清除、输送容量难以与传统直流输电相媲拟、主接线方式和接地方式选择原则还没有定论等。针对问题1,分析现有工程所采用的拓扑结构在直流故障下的脆弱性,重点综述具有直流故障穿越能力的拓扑结构。根据其处理直流故障的特点将其划分为3种基本类型。对比分析几种典型拓扑的优缺点。针对问题2和3,为实现高电压大容量输电任务,提出基于组合式换流器的双极结构拓扑。该结构内每极由若干基本换流单元(basic converter units,BCU)串并联构成,接地极线从上下正负极结构中间引出。分析4种单元扩展的方式。综述可行的接地方式及其优缺点。最后,结合我国电网结构特点和能量流动特点,分析两种基本的柔性直流系统结构,指出其所面临的挑战和机遇。     

柔性直流输电技术的现状与展望*

柔性直流输电能灵活地适应新能源的发展和现代电网体系多样化的需求,是未来直流输电系统的发展趋势。为此,对柔性直流输电的发展和应用进行了综述。首先,对国内外典型柔性直流输电工程进行了概述,同时介绍了工程中电力电子器件、柔直换流阀、高压直流断路器、桥臂电抗器、直流电缆核心器件的研究进展。最后,探讨了柔性直流输电技术在可再生能源发电并网、大电网异步互联、城市电网改造等领域的未来发展趋势。     

柔性直流输电在城市电网中的应用

柔性直流技术的出现为城市高压电网的构建及微电网接入大电网提拱了新的技术手段和解决方案,因此研究柔性直流技术在城市电网中的应用具有重要意义。文中介绍了柔性直流输电的基本原理、技术特点和应用领域,综述了柔性直流输电的国内外研究及应用动态,探讨了柔性直流输电在城市电网中的应用前景。     

简析Boost-Buck变换器

本文提出一种新型的Boost-Buck变换器,该变换器具有输入输出电流连续、输出电压可调范围大等优点。由于该变换器的输入电流连续,所以适合于功率因数校正电路,且其实现较为简单。该变换器的输出电压可调范围大,可以大于(或小于)输入电压,这就很好地克服了传统Boost变换器输出电压必须大于输入电压的缺点。理论分析、仿真和实验均验证了该变换器的实用性。     

三电平Buck-Boost双向变换器的仿真研究

双向DC-DC变换器因其在提高系统容错能力和降低系统重量等方面有重要应用价值而受到人们广泛重视；三电平变换器由于其低的开关管电压应力，应用在高压场合具有明显优势。本文中提出两种三电平Buck-Boost双向变换器拓扑及其交错互补控制方案，根据占空比及电感电流的不同变换器共有9种不同的工作方式，并以输入输出共地式变换器在D〉0．5下的三种典型工作方式为例，对该类变换器的工作原理进行了阐述，推导了基本关系，通过仿真验证了控制方案的可行性。     

柔性直流换流器拓扑方案研究

对于柔性直流工程,分别采用两电平换流器、三电平换流器、MMC换流器方案等进行了初步设计。对不同方案的功率器件最小级联数进行计算,并对各方案的主要性能,比如:交流谐波、直流谐波、损耗特性、冗余特性、器件数量、技术风险等方面进行分析比较,推荐优先采用MMC换流器方案。     

矩阵式变换器的研制现状与发展方向

介绍了矩阵式变换器的研究状况和发展方向,理论和实验研究证明,这是一种很有发展前途的新型电源变换器。     

A new design strategy for DC/DC LLC resonant converter: Concept,modeling, and fabrication

In this paper, a new design procedure for LLC converter has been introduced. In fact, this method is a computer-based design algorithm based on a numerical technique. In the process of designing, the value of the resonant element is obtained by solving the LLC converter fundamental equation. This converter will be controlled by using state feedback, such as output voltage variable. As a matter of fact, in a control system, the change of output voltage (because of load variation) will affect the switching frequency, so the output voltage will be tuned. In the designing process, the fundamental equations of LLC converter are obtained, and the value of the resonant elements is calculated. Also, a comparison analysis is carried out between the proposed and typical methods. The simulation is done to investigate the validity of the proposed method. Moreover, a prototype is manufactured, and the experimental test is done to evaluate its applicability.     

三电平稀疏双级矩阵变换器的中点电压分段控制

针对输出级为稀疏三电平结构的双级矩阵变换器这一新型拓扑的中点电压偏移问题,提出了通过调节冗余小矢量的相对作用时间、分段平衡中点电压的控制方法.该方法结合了对称七段式及九段式空间矢量调制技术的优点使得中点电压在任意时刻均无不平衡区域,从而使中点电压偏移问题得到了明显的改善.仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性.     

一种适用Boost变换器的无源无损缓冲电路

介绍一种适用于Boost变换器的无源无损缓冲电路，对电路的结构及工作原理进行了分析，并对相关问题进行了讨论。     

轻型功率变换器拓扑结构及其控制技术综述

首先概述了一般意义的功率变换器类型和常规开关型功率变换器拓扑结构。在检索国内外大量文献的基础上,首次提出轻型功率变换器的概念,并总结了业已提出的轻型功率变换器结构和控制方法,即矩阵变换器、减小直流电容的单PWM功率变换器、减小直流电容的双PWM型功率变换器、无直流电容的单PWM型功率变换器、无直流电容的双PWM型功率变换器等5大类。把针对常规功率变换器改进而设计的各种拓扑结构及其控制技术统一起来,以理想功率变换器作为这类装置的研究目标,具有理论和应用指导意义。     

一种Flyback-Boost非隔离型高增益直流变换器

提出一种Flyback变换器与Boost变换器相结合的非隔离型高增益直流变换器。该变换器中的Flyback变换器变压器原边电感和Boost变换器电感共用,Flyback变换器的开关管和Boost变换器开关管共用,Flyback变换器的输出和Boost变换器的输出串联,变压器漏感能量能够回馈到Boost变换器的输出,从而获得高增益高效率特性。电路具有结构简单、开关器件电压应力减少的优点。详细分析了拓扑工作原理、电压增益与效率特性。制作了一台100kHz开关频率/80W负载/24V输入/200V输出的实验样机,样机在轻载下可达到91.6%的效率,实验波形验证了理论分析的正确性。     

一种新型推挽正激变换器

介绍一种新型的变换器－正激推挽变换器，详细分析了它的工作原理，并将它和其它一些DC／DC变换器做了比较，最后通过仿真和实验证明正激推挽变换器的优点。