摘要：在模块化多电平换流阀(modular multilevel convertor,MMC)实际运行中,绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)或其驱动器故障会导致子模块直通短路,造成器件损坏,该短路工况对于IGBT的短路保护以及可靠性研究具有重要意义。该文分析MMC子模块直通短路的类型并提出该短路工况实验平台的设计要求。针对短路振荡和电磁干扰问题进行优化设计,对短路回路寄生电感进行调整,研制MMC子模块短路实验平台并进行实验验证。实验结果表明,所研制的实验平台可以满足MMC子模块用IGBT的短路实验的需求。

摘要：半桥型柔性直流系统在直流故障及旁路开关拒动情况下,极易引起IGBT器件的损坏。电压、电流双重保护晶闸管具备故障分流及旁路功能,对提升半桥型柔性直流系统运行安全至关重要。研究了电压电流双重保护晶闸管工作原理,获取短路分流和击穿引流的功能设计需求,结合电热应力分析提出了保护晶闸管的选型原则,最后以±800 kV/8 000 MW的半桥结构样机进行试验验证,证明了保护晶闸管设计与试验研究的正确性。

摘要：柔性低频输电兼具工频交流和直流输电的技术优势,在海上风电送出、新能源汇集以及城市电网柔性互联等场景具有应用潜力。柔性低频系统换流站故障及后续闭锁阶段会产生较严重的瞬态过电压,影响站内参数设计和绝缘配合。为此,针对柔性低频输电系统换流站典型拓扑和参数,建立了过电压仿真模型,对典型故障后瞬态过电压进行仿真研究;结合故障后过电压产生特点,将故障后的过程分为4个暂态阶段,分别分析了各阶段中不同位置的过电压特征以及产生原因。在考虑不同的故障工况和对应保护动作策略的条件下,仿真计算了换流站关键位置和设备的最大瞬态过电压水平,提出了换流站避雷器配置方案,并验证了其对瞬态过电压的抑制效果。研究结果表明:故障发生、换流器控制响应、换流器闭锁以及断路器断开的4个瞬态过程均会在换流站内不同位置产生过电压,其中换流器闭锁阶段的过电压水平最高;在不考虑抑制措施时,220 kV区域的瞬态过电压标幺值可达3.28,桥臂电抗器端间过电压标幺值可达3.83;所提避雷器配置可以有效抑制过电压,且各避雷器吸收的能量符合要求。研究结果可为柔性低频换流站参数设计及绝缘配合提供依据。

摘要：直流输配电网在远距离大容量电能传输、大规模新能源并网和源–网–荷协调控制等领域发挥重要作用。直流断路器(DC circuit breaker,DCCB)作为直流系统实现故障隔离的核心装备,目前还面临开断能力受限、成本高昂等问题,制约其在直流输配电系统中的广泛应用。该文首先提出一种新型电容可控振荡换流原理与拓扑电路,其通过激发电容振荡升压以实现振荡电流的快速提升,从而实现电流的转移与开断;然后对电容振荡换流机理进行数学分析,阐述所提直流断路器(DC circuit breaker,DCCB)拓扑构成与基本原理,并给出核心参数理论设计约束边界。最后,仿真分析20k V/3ms/15k A DCCB技术性能,论证所提拓扑的可行性与技术特点。研究结果表明,所提拓扑损耗低,可快速实现双向短路电流开断,与混合式DCCB相比,所提拓扑全控器件使用数量少、应力小,整体技术经济性能优异,具备良好的应用前景。

摘要：受限于大功率可关断器件的发展,高压直流输电用可控关断的电流源型换流器(current source converter,CSC)一直未取得实质性进展。该文首先介绍基于换流器级联的CSC拓扑方案,搭建250kV/750kW的直流输电仿真系统,提取逆阻型集成门极换流晶闸管(revere blocking integrated gate commutation thyristor,RB-IGCT)器件应用于直流输电系统所应满足的技术要求;其次,分析低通态压降、损耗优化和高du/dt和di/dt的RB-IGCT器件关键设计方法。最后,对研制的4500V/3000ARB-IGCT关键核心参数进行实验验证。研究结果表明,所研制的RB-IGCT器件可以满足CSC的要求,是构建CSC的可行路线。

摘要：柔性直流输电是构建坚强智能电网的重要组成部分,其阀基控制设备(VBC)的运行可靠性至关重要。这里提出了一种基于双现场可编程门阵列(FPGA)冗余配置的VBC光触发回报板的设计方案,实现了除收发光头之外的硬件完全冗余;研究了双FPGA之间的数据交互方式,提出了双FPGA冗余切换方法,并详细讨论了主从切换逻辑和切换时序,实现了A,B系统的无缝衔接;搭建了基于RTLAB的VBC测试平台,验证了该设计方案的正确性,并已成功应用于“白鹤滩-江苏”直流输电工程。

摘要：针对风电场采用电池储能平抑功率波动可能存在的振荡风险问题,在建立风电场和电池储能装置dq导纳模型的基础上,分析了相关控制策略对导纳阻尼特性的影响,指出电压源型换流器(voltage source converter,VSC)采用定直流电压控制模式的稳定性强于恒流控制模式的稳定性,为简化模型提供了基础保障。其次,基于恒流控制模式,指出了风电场和电池储能装置不存在独立于交流系统的谐振振荡问题,进而统一了风电场和电池储能导纳模型,并解析了导纳简化模型的表达式。再次,基于所给定的导纳实部过零点解析计算表达式,以特征根幅值小于1为准则,推导了阻尼控制器参数选择范围的解析表达式。最后,采用电磁暂态仿真模型,从谐振频率、振荡抑制2个方面验证所提理论模型和解析计算表达式的正确性。

摘要：优化设计了电力系统用6.5 kV SiC MOSFET,测得该器件的导通电流为25 A,阻断电压为6800 V,器件的巴利加优值(BFOM)达到925 MW/cm^(2)。基于感性负载测试电路测试了器件的高压开关瞬态波形。在此基础上,借助仿真软件构建6.5 kV SiC MOSFET芯片级和器件级仿真模型,通过改变器件元胞结构、阱区掺杂浓度、栅极电阻、寄生电感等参数,研究了6.5 kV SiC MOSFET开关瞬态过程和电学振荡影响因素。结果表明,减小结型场效应晶体管(JFET)宽度有利于提高器件dV/dt能力,而源极寄生电感和栅极电阻是引起栅极电压振荡的重要因素。研究结果有助于分析研究6.5 kV SiC MOSFET在智能电网应用中的开关特性,使得基于SiC MOSFET的功率变换器系统具有更低的损耗、更高的频率和更高的可靠性。

摘要：随着全球范围内碳中和目标的提出,水电解制氢已成为能源化学及催化科学领域的重点研究方向之一。气-固-液三相界面模型是物理化学中的基本概念,已被越来越多地应用于水电解制氢研究中,并逐渐成为研究重点。综述了水电解制氢三相界面的研究进展,在三相界面电解水的原理及其电化学反应动力学探究与讨论的基础上,对新型三相界面构筑从组分调控到界面的微观结构设计进行了系统分析,并结合当前水电解制氢领域存在的问题与挑战,展望了水电解三相界面研究的发展方向。

摘要：氢储能系统具有灵活高效、清洁无污染、不依赖自然环境、可长期存储的优点,在电网侧与用户侧都有广阔的发展前景。电解槽电堆和燃料电池电堆是氢能系统的关键设备,密封性是电堆可靠运行的必要前提。为此梳理了多界面耦合密封机理、密封材料选型、密封结构设计的主要研究进展,对比强调了氟橡胶、聚烯烃类橡胶在耐蚀和耐久方面的优势,分析提出了框架包裹质子膜密封结构在大面积多层电堆上的应用前景,为我国大功率质子交换膜(PEM)电堆性能提升提供了参考与建议。