摘要：对含有绿色能源的直流配电系统的供电能力进行科学的评估与计算,已成为当前城市电网精细化评估与规划工作的关键一环。针对这一需求提出一种直流配电网供电能力分析方法,以N-1安全准则作为系统运行的边界条件,考虑直流配电网中换流站站内供电能力和电网供电转移能力,分析了直流配电系统供电能力的计算方法。在此计算方法的基础上研究了光储一体化电站的接入对直流配电网供电能力的影响,进而研究了储能容量在同一个光储电站内以及多个不同光储电站之间如何配置可以使直流配电网的供电能力达到最大的问题。最后,通过对一组直流配电网络拓扑案例的供电能力计算验证了所提分析方法的有效性,仿真结果为含光储一体化电站的直流配电网规划、评估、设计提供理论依据。

摘要：我国正在建设500 kV张北柔性直流电网试验示范工程,500kV高压直流断路器是张北柔性直流电网的核心装备,其支架绝缘设计决定了断路器的经济性及安全性。根据经验设计了支架初始结构,建立了其电场仿真三维模型,采用ANSYS有限元仿真软件计算了初始支架表面电场分布,获得了支架表面场强集中点,针对场强集中点提出了电场分布优化方案。搭建了断路器支架试验平台(海拔约50 m),开展了不同电极和电压极性下支架操作冲击50%放电试验,获得了不同电极下支架的间隙系数,验证了电场优化方案的正确性。结合支架操作冲击50%放电试验结论,针对张北直流电网工程绝缘水平要求,估算了支架对地最小空气间隙,最小空气间隙设计为4.7 m。论文工作为工程样机设计提供了参考。

摘要：交流配电网普遍存在闭环设计、开环运行的现象,导致负荷转供速度慢,馈线功率不均衡。同时直流负荷的增加以及新能源渗透率的提高给配电网运行控制带来了新的挑战,要求配电网具备更强的潮流调节能力。为解决上述问题,研究了用于配电网馈线互联的柔性多状态开关(Soft Multi-State Open Point,SMOP)技术,提出基于双钳位子模块(Double Clamp Sub-Module,DCSM)的四端口模块化拓扑结构。基于其数学模型分析,确定了各端口的运行范围,设计控制系统结构并提出自愈控制策略。最后基于PSCAD搭建了四端口柔性多状态开关仿真模型,验证了所提拓扑及控制策略的有效性。

摘要：基于模块化多电平换流技术的分区互联装置在城市电磁环网解环方面具有广阔的应用前景,该文重点研究单变压器分区互联装置交流系统单相接地故障和直流系统单极控制接地故障的故障特性。针对交流单相接地故障引起零序电压问题,分析零序电压对故障穿越策略的影响,提出零序电压策略,降低故障情况下的直流侧过电压水平。针对直流单极接地故障引起的交流电流直流偏置问题,分析交流电流直流偏置机理,推导故障情况下交流电流的数学表达式,提出基于切除子模块和闭合子模块旁路开关的保护动作策略。在PSCAD/EMTDC中建立单变压器分区互联装置系统模型,通过仿真分析验证保护控制策略的正确性。

摘要：为解决半波长输电线路的调谐问题，提出基于模块化多电平换流器（MMc）的变频柔性调谐装置来获得不同的运行频率，使得输电线路具有半波长交流输电的特性。在PSCAD／EMTDC中建立了变频调谐等值系统模型并设计了柔性调谐装置的控制策略。在全球能源互联网的背景下，提出基于变频调谐技术的半波长交流输电在洲际间应用的初步方案，并对特定的情景进行了算例分析。仿真结果证明了基于MMC的变频调谐方法可以将长度为6000km的输电线路调谐成运行频率为24．484Hz半波长线路，且可以实现补偿交流系统功率因数的功能。与传统调谐方法相比，提出的变频调谐方法性能更优，尤其适用于超远距离输电线路的调谐，为解决半波长输电线路的调谐问题提供了新的备选方案。

摘要：高电位驱动电路的送能系统是保证混合式直流断路器稳定工作的关键设备。与目前"磁隔离"送能原理不同,利用电容器"隔直通交"特性和LC电路串联谐振原理,提出一种对称电容谐振式高压直流装置送能系统,实现了地电位侧电能向高电位直流侧装置的高效传输。分析了该送能系统的工作原理,并针对该拓扑结构提出了电路参数设计原则和设计方法以及若干衍生拓扑结构。通过仿真对具体算例进行验证,仿真结果表明在直流故障工况下该送能系统仍然可以稳定工作,进而验证了所提新型送能系统的可行性和可靠性。

摘要：在进行直流电缆的绝缘结构设计和优化时,其电场分布特性是重要的参考依据。通过COMSOL仿真软件建立了320 kV直流电缆的简化模型,并研究其稳态和暂态电气特性规律,然后通过试验对仿真模型的可靠性进行验证。结果表明:以导体最高温度和绝缘层内外表面最大温差为约束条件,当环境温度低于12℃时,直流电缆载流量的决定性因素为绝缘层的内外温差(20℃),当环境温度高于12℃时,直流电缆载流量的决定性因素为导体最高工作温度(70℃);在仿真操作冲击试验、雷电冲击试验及绝缘温差30℃下负荷循环试验过程中,分别得出暂态和稳态最大击穿场强为58 kV/mm、25 kV/mm,对比直流绝缘材料性能参数可知直流电缆结构满足设计要求。试验表明COMSOL多物理场仿真模拟对于直流电缆的结构设计具有重要的指导意义。

摘要：以八甲基环四硅氧烷(D4),二乙烯基四甲基二硅氧烷(乙烯基双封头)为主要原料制备了3种具有不同乙烯基质量分数的端乙烯基硅油,并将其与自制的低含氢硅油和二氧化硅等助剂固化制备了3种具有不同交联密度的硅凝胶。分别采用氢核磁共振(1 H-NMR)、红外光谱(FT-IR)、热失重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)和万能测试仪等手段对端乙烯基硅油的结构及固化后的硅凝胶的性能进行表征,结果表明:乙烯基硅油结构符合实验分子设计;制品的热稳定性与交联密度和Si—O键的含量相关;随着交联密度增加,硅凝胶拉伸强度增大,断裂伸长率下降,二氧化硅交联点彼此聚集,聚集区数量减少,交联点尺寸变大。

摘要：阐述了6 500 V4H-SiC结势垒肖特基(JBS)二极管的设计、仿真和制备过程,并对流片结果进行了测试,分析了测试结果与仿真结果差异的原因。通过仿真对比分析了漂移区厚度、掺杂浓度、有源区p+区和场限环终端参数对器件电学特性的影响,数值模拟优化了器件元胞和终端结构的漂移区、有源区和场限环的结构参数。根据模拟结果,4H-SiC漂移区掺杂浓度为1.08×10^15 cm^-3、厚度为60μm,采用经过优化的70个场限环终端结构,通过完整的工艺流程,完成6 500 V4H-SiC JBS的制备。测试结果显示,室温下当6 500 V4H-SiC JBS正向导通电流密度达到3.53×10^5 A/m^2时,正向压降为4 V,器件的反向击穿电压约为8 000 V。

摘要：针对交直流配电网的需求,提出了一种可应用于交直流配电网的电力电子变压器(power electronic transformer,PET)拓扑。与传统PET相比,该拓扑的优势在于为直流电源及直流负荷提供了接口,具备直流故障穿越能力,能够显著减少网络中换流器的数量,提高供电可靠性。同时,分析了新型PET在典型交直流配电网中的运行模式,并在此基础上,对PET各级的控制及调制策略进行了设计。最后,通过仿真验证了该拓扑及控制策略的合理性,突出了PET在交直流配电网中的能量调控作用。