压接型IGBT器件内部压力分布

压接型IGBT器件内部各组件直接堆叠在一起,通过外部压力使得各组件间保持良好的机械与电气接触,进而引入一定比例的接触电阻和接触热阻,所以器件内部的压力分布不仅影响器件内部的电流分布和温度分布,还将严重影响器件的可靠性。基于压接型IGBT器件的有限元计算模型和特殊的应用工况,研究压接型IGBT器件内部的压力分布情况,重点探讨器件内部各组件加工误差与内部的布局方式对器件内部压力分布的影响。通过压力夹具和压力纸等进行压接型IGBT器件内部压力分布的实验,实验结果不仅验证了有限元模型和边界条件的正确性,还表明外部压力加载对器件内部压力分布的影响。     

基于动态时间弯曲距离的主动配电网馈线差动保护

基于馈线上不安装电压互感器、馈线终端(FTU)通信实时性较差和时间同步能力较弱的工程应用背景,提出一种主动配电网馈线差动保护方法。利用相电流突变量启动算法,触发馈线区段边界上各FTU相互交换1个工频周波的故障电流采样数据,再通过计算各FTU故障电流的动态时间弯曲(DTW)距离确定是否为区段内部故障。该保护在启动算法与抗同步误差能力强的DTW算法的配合下,不需要获取电压信息,不要求FTU间准确同步,对数据通信实时性要求不高,数据运算量小,对FTU硬件配置要求低,适用于分布式电源高度渗透的含多分支线路的主动配电网。仿真结果说明了所提方法的有效性。     

智能配电网不确定性建模与供电特征优化技术综述

随着配电网智能化建设水平的提高,智能配电系统的运行与控制将受到大量不确定因素的影响。如何应对与控制不确定因素对供电特征所带来的不确定影响是智能配电网建设与运行面临的本质问题之一。首先,分析智能配电网所包含的源、网、荷、信息系统与外部异质能源系统等五类不确定因素及其对电压稳定性、电能质量等供电特征的不确定影响,概括了智能配电网不确定性分析与优化控制的研究框架。然后,分别从不确定因素特性及建模、因果式与关联式不确定性分析、供电特征不确定运行优化及其支撑技术三个方面进行了梳理和总结,并展望了各自的发展方向及其面临的挑战,以期为后续研究提供借鉴。     

考虑分布式储能参与的直流配电网电压柔性控制策略

针对多节点直流配电网电压稳定性差且控制困难的问题,提出一种考虑分布式储能参与的直流配电网电压柔性控制策略。首先,分析直流配电网的拓扑结构,指出了现有控制策略在多节点电压调节方面的不足以及分布式储能参与调压的可行性。其次,推导配电网中交直流接口的电压-频率耦合关系以及双向直流接口的级联下垂特性。针对配电网端口交直流断面,将交流电网的频率波动经虚拟惯性作用与直流电压波动建立联系,生成虚拟电压差以控制储能响应频率波动,减小直流配电网的接入对交流电网的影响。针对配电网-微网变流器断面,依据接口类型的不同设计分布式储能单元的控制策略,使其响应配电网节点电压的变化,增强功率波动时直流电压动态稳定性,减小配电网运行模式切换的可能性。该策略仅需本地节点信息,无需通信,可扩展性好。最后,建立典型的两端直流配电网的仿真模型,通过系统仿真证明了所提柔性电压控制策略的有效性。     

高速永磁同步电机线圈与绕组电枢磁场计算方法及其内在联系

为简化和统一复杂绕组磁场的分析问题,提出一种简易的单匝线圈磁场预测绕组磁场计算方法。基于高速永磁同步电机等效同心圆多层模型和涡流场泊松方程,结合各种介质交界面条件和边界条件,建立了稀疏矩阵形式的单匝线圈电枢磁场的解析方程组。从绕组排布组合形式多样性的特点出发,根据线圈位置和同相线圈连接方式,通过线圈代数化和绕组集合化处理,将线圈和绕组之间的递推关系简化和统一,揭示其关联性。线圈和绕组电枢磁场的解析计算方法和内部关系得到有限元仿真和相关文献计算方法的证实,结果表明了使用单匝线圈磁场研究绕组磁场问题的准确性和可行性。最后基于相关计算方法和内部关系的研究,分析了绕组合成磁场时空谐波的规律。     

电力电子系统中的功率脉冲时序组合与逻辑组合

从电力电子系统的底层脉冲组合理论出发,对功率脉冲时序组合与逻辑组合的概念、方法和实现进行总结提炼分析。针对功率脉冲纯时序组合的局限性,提出功率脉冲及功率脉冲序列的逻辑组合方法,并对其组合思路和应用场景进行分析归纳。由于基于不同脉冲逻辑组合思路的两种典型应用,即多电平技术和倍频策略,均可以有效提高系统变换性能,以电力电子功率放大器为分析对象,对二者的谐波特性和适用性进行对比分析,以此作为上述理论的一个分析应用实例。通过电力电子系统中脉冲组合方法论的研究,有助于从更为底层的角度对相关技术进行系统认识,从而延伸拓展出新的脉冲组合与实现方式,推动电力电子技术的发展。     

考虑动态频率约束的含高渗透率光伏电源的孤立电网机组组合

孤立电网具有低惯性及一次调频能力弱的特点,高渗透光伏接入孤立电网后会进一步降低孤立电网惯性及其调频能力。为了保障系统有充足的频率响应能力,本文在UC中考虑动态频率约束,并且通过光伏电源减出力参与调频来增强系统的调频能力。推导考虑光伏电源调频情况下,系统发生故障时最大频降、最大频降出现时间的表达式。基于此,推导了光伏的最小调频容量表达式,用以限制UC在优化过程留有充足但不过量的光伏电源调频容量。根据以上推导建立考虑动态频率约束的含高渗透率光伏电源的孤立电网UC优化模型。针对所提的混合整数非线性优化模型,采用产生Benders割以及优化割的方法来降低问题的求解复杂度。最后采用含高渗透率光伏电源的孤立电网算例进行测试,结果表明所提模型能够兼具安全性和经济性,测试过程也表明了所提求解方法的有效性及优越性。     

一种适用于小功率可再生能源的单相高频双Buck全桥并网逆变器

提出一种适合小功率可再生能源并网发电应用的单相高频双Buck全桥并网逆变器。基于全碳化硅(Si C)功率器件,逆变器工作频率可达100k Hz,有效减小了电感体积,同时使并网电流纹波降低。进一步分析逆变器的控制策略:采用电压电流双环控制,在电流环利用一种三极点三零点(3P3Z)控制器使得受控并网电流快速跟踪电压环产生的电流给定,并采用一种简单线性化算法快速产生控制占空比信号,实现高频变换;电压环采用双极点双零点(2P2Z)控制器,在产生电流内环给定幅值的同时,控制输入侧直流母线电压稳定在电压给定值,使得逆变器能够向电网传输能量的同时维持母线电压恒定;逆变器采用一种二阶广义积分软件锁相环(SOGISPLL)产生与电网电压相位相同的相位信号。最后,通过实验样机对逆变器理论分析的有效性进行了验证。     

双陷波开关频率滤波器LCLDT的设计

传统LCL滤波器及其改进拓扑无法保证在PWM变换器输出的不同频段均具有良好的滤波特性。针对此问题本文提出一种应用于有源滤波器的双陷波开关频率滤波器LCLDT,其兼具LCL滤波器、LLCL滤波器、多调谐陷波滤波器等优点。文中给出了LCLDT滤波器的参数优化设计方法,为其实际工程应用提供理论指导。对各个滤波器在相同背景和成本情况下进行对比研究;仿真和实验验证所提出的LCLDT滤波器的滤波特性优于相关高阶滤波器,能满足电网谐波标准对高次谐波的要求。     

配电网安全域的实证分析

完成了具有一定规模的实际配电网安全域(DSSR)实证研究,并应用于该电网的夏季大负荷分析。首先,简要介绍了现有的DSSR概念和理论,并针对调度部门需求对安全评价方法与安全控制方法进行了实用化改进。其次,在天津市核心城区选择了一个4.82km2的完全配电自动化覆盖的配电网,根据电网数据计算出该电网的安全边界方程,再进一步验证了该安全边界在电网运行中是实际存在的。最后,基于DSSR对夏季大负荷数据进行了安全分析,并将分析结果与已有安全分析报告对比。对比表明,计算得到的安全边界准确地反映了该电网的N-1安全运行范围,对于夏季大负荷的分析结果也与实际情况相符。