桥臂复用型模块化多电平换流器的拓扑及控制研究

针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的轻型化需求,提出一种具备子模块高利用率的桥臂复用型模块化多电平换流器(arm multiplexing MMC,AM-MMC)。通过将相单元划分为上桥臂、复用桥臂和下桥臂,并利用桥臂切换开关对桥臂进行复用,AM-MMC可有效提高子模块利用率、降低子模块装配数量。为了避免桥臂切换开关的动态均压问题,设计确保AM-MMC在上、下桥臂复用模式之间平稳切换的模式切换策略。此外,根据AM-MMC拓扑特点,设计最近电平逼近调制和分段脉宽调制策略,以满足其在高压直流输电和中低压直流配用电领域的调制需求。基于Matlab/Simulink的仿真结果和物理实验结果表明,AM-MMC能够顺利完成交直电压变换与能量传输,且运行效果良好。与常规MMC相比,所提AM-MMC的子模块利用率提升至66.7%,子模块装配数量降低25%,有效实现了轻型化目标。     

一种适用于中压直流系统的电平多级倍增MMC拓扑及其调制策略

受到电平数的限制,应用于中压直流系统的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)难以兼顾较低的运行损耗和较高的电压质量.为此,设计了一种电平多级倍增模块化多电平换流器(level multiplication modular multilevel converter,LM-M...     

适用于直流配电网中MMC的电平数倍增混合调制策略

模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)应用于中压直流配电网时子模块数目较少，沿用直流输电系统中的最近电平逼近调制策略会导致电流畸变严重、输出电压质量差等问题。为此，分析了MMC已有的调制策略原理，并在此基础上提出了一种适用于中压直流配电网的电平数倍增混合调制(double multiplication hybrid modulation, DMHM)策略。该调制策略通过对上、下桥臂电压参考波采用不同的取整函数并叠加PWM波，使电平输出拓展至2N+1;此外，DMHM根据电容电压排序结果决定子模块工作模式，任意时刻每相仅一个子模块工作在PWM模式下，能有效均衡电容电压，控制更为简单。最后，搭建的MATLAB/Simulink仿真验证了DMHM应用于中压直流配电网的有效性，相比于传统的调制策略，DMHM能降低谐波含量，且开关损耗与开关频率远小于CPS-PWM调制。     

双半桥子模块MMC的降频降复杂度运行策略

为了改善模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)中电容电压均衡难度大和换流站运行损耗高的问题，本文针对双半桥子模块(double half bridge submodule, D-HBSM)设计了一种降频降复杂度运行策略。首先介绍了D-HBSM的串联、并联、旁路工作模式，根据桥臂输出电平数目推导了处于三种工作模式的子模块数。接着，基于子模块轮换思想，分别设计了适用于高压与中低压直流系统的D-HBSM工作模式确定方法。此外，对比了不同电压等级直流系统中D-HBSM与HBSM的运行损耗，体现了D-HBSM的降频效果。最后，基于MATLAB/Simulink的仿真结果表明，所提降频降复杂度运行策略的能够有效改善换流器运行特性。与传统HBSM相比，在相同的电容电压一致性的前提下，D-HBSM的子模块电容利用率提高至70%,高压直流系统中开关频率降低50%,计算负担减小75%。     

川南地区五峰组—龙马溪组页岩微观孔隙结构特征及主控因素

为研究川南地区五峰组-龙马溪组页岩储层的孔隙结构特征及主控因素,对9口取心井的页岩样品开展了有机地球化学、X射线衍射全岩矿物含量及黏土矿物相对含量分析、氩离子抛光扫描电镜观察、高压压汞测试和气体（CO₂和N₂）等温吸附实验等研究。结果表明：①页岩总有机碳（TOC）质量分数平均为2.42%,等效镜质体反射率（R_o）平均为2.83%,有机质处于过成熟阶段;黏土矿物以伊/蒙混层-伊利石-绿泥石组合为主,处于晚成岩阶段。②页岩的平均孔隙度为2.49%,孔径主要为2.6~39.8 nm,以细颈墨水瓶状和狭缝孔为主;饱和吸附气质量体积为0.014 7~0.032 2 cm³/g,总孔隙比表面积为19.49~40.68 m²/g,介孔和宏孔为页岩气的储集提供了主要储集空间,微孔对孔隙的比表面积贡献较大。③TOC,R_o和黏土矿物相对含量等均对微孔和介孔的比表面积具有一定的控制作用,黏土矿物层间孔的发育程度对介孔和宏孔的孔隙体积具有一定的影响,脆性矿物含量与微孔、介孔、宏孔的孔隙体积均呈负相关关系。该研究成果对川南地区寻找优质储层和页岩气富集区均具有指导作用。     

活化方式对稀土尾矿中硅铝活化的影响

稀土尾矿含有数量可观的可用于分子筛合成的硅铝物种，而目前天然矿物绿色合成分子筛的难点在于矿物活化。本文以稀土尾矿为原料，分别采用热活化、碱熔活化和亚熔盐活化三种方式对稀土尾矿进行活化，将稀土尾矿中处于高聚态的硅铝物种解聚为具有反应活性的单聚态硅铝物种，为稀土尾矿合成分子筛奠定基础，以实现稀土尾矿的二次利用。采用XRF、XRD、SEM-EDS等表征手段对活化稀土尾矿的化学成分、物相组成和表面微观形貌进行分析，研究不同方式对稀土尾矿活化的影响。结果表明，热活化稀土尾矿中SiO₂晶型仍较稳定，活化效果不明显；碱熔活化和亚熔盐活化能较完全地活化稀土尾矿，且碱熔活化更能实现稀土尾矿的高效活化，同时升高碱熔活化温度能促进稀土尾矿的活化。当NaOH与稀土尾矿质量比为3,碱熔活化温度为450℃时，稀土尾矿中活性硅铝物种的溶出率为84.2%和63%。本研究结果可为天然矿物绿色合成分子筛及稀土尾矿资源二次利用提供一定的理论基础。