摘要：随着碳化硅金属-氧化物-半导体场效应管(silicon carbide metal-oxide-silicon field effect transistor,SiC MOSFET)功率器件的市场规模逐渐增大,对快速、准确的SiC MOSFET器件电路仿真模型的需求持续增多。然而,现有的SiC MOSFET模型尚不完善,无法兼顾电流-电压特性的高准确度和高收敛性,且对米勒电容在低漏源电压区域的变化特性建模存在较大误差。为此,提出了一种考虑米勒电容分层耗尽的数据手册驱动型SiC MOSFET模型。首先,在已有文献中不分段电流源模型的基础上,修正模型表达式,提高了电流-电压特性准确度。接着,基于对米勒电容分层耗尽特性物理过程的分析,建立了优化的米勒电容模型以描述全偏压下的电容-电压特性。模型参数可以完全通过数据手册按照参数提取方法和步骤提取,并分析了静态参数变化对动态特性产生影响的机制。最后,以SiC MOSFET器件C3M0021120D为研究对象,在LTspice中搭建器件模型和仿真电路,并与静态特性测试及双脉冲动态特性测试结果进行对比。实验结果表明:所提模型的预测误差均在10%以内,验证了所提模型的有效性,体现了该模型具有被应用于碳化硅电力电子变换器设计与评估的潜力。

摘要：大功率高频变压器是电力电子变压器中的核心部件,其优化设计的全局最优性和计算速度都是关键问题。文中提出基于改进热分析和变换器协同设计的大功率高频变压器高速全局优化方法。针对优化中耗时占比很高的热分析,提出基于换热-热传导两步仿真的改进热分析方法,保证热分析精度的同时,提升热分析计算速度。仿真结果表明,提出的热分析方法与传统方法准确度相似,而计算速度大幅提升。此外,优化过程中,将变换器电路参数与变压器参数共同考虑,引入更多优化变量,从而形成全局优化模型,提升设计方案的优异性;并采用改进热分析方法和遗传算法以提升计算速度,保证了全局优化模型的可计算性。综合以上措施,最终形成系统的大功率高频变压器高速全局优化设计方法。通过一个具体的案例设计和实验结果验证提出的优化方法的有效性。

摘要：孤岛交直流混合微电网群多采用子微网功率按比例分配方法,其在重负荷接入下面临频率与直流母线电压的越限风险。为解决上述问题,提出了一种分层协调控制策略。首先,构建一种分层控制架构;其次,在微电网群控制层,提出一种基于子微网极限功率点钳位的微电网群互联变换器功率分配方法,当重负荷接入时,有越限风险的子微网功率钳位于其阈值,保证频率与电压稳态不越限;再次,在子微网控制层,设计一种基于频率与电压微分前馈补偿的子微网瞬时功率控制方法,进一步保证频率与电压动态不越限。基于此,通过建立系统的小信号模型分析关键参数对稳定性的影响,并给出参数的设计过程。最后,多工况下的仿真算例验证了所提方法的有效性与优越性。

摘要：随着可再生能源接入比例持续升高,传统火电逐渐被取代,以有限灵活性确保常规条件下日内调峰和不利气象条件下负荷保供是新型电力系统安全运行的基础。基于此,提出了一种考虑新能源消纳和电力保供的电力系统多时间尺度平衡方法。首先,计算若干年度净负荷场景中长时储能最优调度曲线,并将其作为运行经验。然后,在周前阶段,根据新能源电量预测判断是否为不利气象条件,并针对不利气象条件设计了电力保供策略,针对常规运行条件设计了基于灵活性区间的日前-日内-实时协调运行策略。所提方法无需新能源精确出力曲线预测,可以实现从年度到实时调度等多时间尺度调度的有机配合以及长、短时储能和常规机组的多源协调。最后,参考某区域电网数据进行算例分析并与传统滚动优化方法进行对比,验证了所提方法的优势和保供策略的有效性。

摘要：近年来,柔性直流牵引供电系统获得了快速发展,因其在优化系统潮流、提升再生能量利用率等方面具有优势而逐渐受到广泛关注。极限供电能力(ultimate supply capacity,USC)是表征柔性直流牵引供电系统输出能力的指标,需要被精确评估。针对极限供电能力模型的非凸性以及求解上存在的问题,该文建立基于二阶锥规划(second order cone programming,SOCP)的柔性直流牵引供电系统极限供电能力模型。首先,利用支路潮流模型改进系统潮流建模方法并通过引入虚拟零电位和虚拟电流源实现钢轨电位建模;其次,利用泰勒展开方法对钢轨电位表达式进行线性化并利用SOCP松弛方法对极限供电能力模型进行松弛并将其转化为凸优化模型;最后,基于北京地铁13A线设计算例,验证所提模型的有效性。结果表明,利用改进模型获得了更为精确的极限供电能力计算结果,在数值上降低约1 MW,计算速度提高5.4倍,计算精度提高14%。所提方法对于柔性直流牵引供电系统规划设计具有重要意义。

摘要：功率半导体器件是电力电子装备电流开断和电能转换的核心。作为全球最大的功率半导体消费国,中国功率器件自给率低,严重依赖进口,亟需自主化突破。功率半导体器件仿真软件作为器件多物理场分析、设计优化的必备工具,研发难度大、周期长、见效慢。国内使用的功率半导体TCAD软件几乎全部由Synopsys、Silvaco等国外公司垄断。作为国产替代的第一步,自2019年以来,团队按照“先追赶、再并跑、最后超越”的思路,开展功率半导体器件国产仿真工具的研发工作。该文在分析功率器件物理模型、求解难点的基础上,介绍了自主可控的功率半导体器件二维仿真工具的初步研发进展,与垄断商业软件Synopsys TCAD Sentaurus Device计算结果开展了详细比对,在测试的算例和物理模型上,自研软件二维计算的精度向国际垄断商业软件看齐。

摘要：随着新型电力系统加快构建,虚拟电厂(virtual power plant,VPP)作为新型能源体系中的关键组成,为电力系统安全保供和节能降碳提供了重要支撑。然而,虚拟电厂的技术形态和应用场景愈发多元,规模化发展存在标准化制约,及时总结和归纳虚拟电厂的发展理念、建设路径和技术实践,将有利于推动技术协同和行业发展。鉴于此,该文以超大城市虚拟电厂为典型用例,首先从形式、政策、市场以及标准4个方面进行归纳梳理,详细讨论了虚拟电厂顶层设计理念。其次,从精准响应、区域协同、快速调频3个维度探究了虚拟电厂多时空调控技术体系,支持上海虚拟电厂常态化运营。然后,介绍了上海市VPP规模化示范应用成效,可为超大城市级虚拟电厂的发展建设和创新实践提供参考。最后,通过对上海市虚拟电厂建设运营前景分析,凝练出其发展路径。

摘要：高压输电杆塔接地极作为雷电流、工频故障电流和感应电流等异常电流的关键传导通道,对于保障电力线路的安全稳定运行具有重要作用。然而,接地极腐蚀缺陷的存在将严重影响其正常的散流功能,威胁电力系统安全稳定运行,甚至人身安全。针对高压输电杆塔接地极腐蚀缺陷的远距离、小缺陷高灵敏度检测难题,该文提出一种高压输电杆塔接地极腐蚀缺陷混频SH导波检测方法。设计了一种基于变间距永磁阵列的新型混频SH导波换能器结构,并通过仿真和实验验证了混频SH导波检测的可行性。进一步将所提方法与传统的单频SH导波检测方法进行比对,结果表明所提出的SH导波检测方法相比于传统方法对远距离、小缺陷具有更高的灵敏度检测和更好的检测效果。

摘要：近年来,聚丙烯绝缘电力电缆因其优异的高温电气性能和环境友好属性得到了大力发展和推广应用。然而,目前业界对聚丙烯电缆热收缩、低温收缩、老化机械特性的认识尚不全面,尤其是对成缆后聚丙烯电缆本体机械特性的研究较少。为满足电缆敷设和运行维护的需要,文中开展了110kV接枝聚丙烯绝缘电力电缆的热收缩、低温收缩及本体绝缘空气热氧老化试验,并进行横向和纵向的对比分析。结果表明,接枝聚丙烯电缆绝缘在运行温度下的热收缩率比交联聚乙烯电缆低;经过-40℃低温试验48h后,接枝聚丙烯电缆绝缘外周长收缩率仅0.46%至0.68%,无导体聚丙烯电缆纵向长度的收缩率约0.60%,而有导体的仅为0.20%左右;在150℃下空气热老化360h后,接枝聚丙烯电缆的机械特性仍满足抗张强度变化率和断裂伸长率变化率不超过±25%的要求。文中工作对接枝聚丙烯绝缘电力电缆的机械特性进行了初步探索,为后续接枝聚丙烯电缆的工程设计和运行准则制定提供了依据。

摘要：阻抗分析法因能够在设备控制结构或参数未知的条件下分析系统稳定性而受到工程的青睐。以电力电子变流器为代表的交流并网设备阻抗特性易受交流稳态工作点的影响,因此基于黑箱辨识快速导出变流器任意工况的阻抗模型可以极大地提升稳定性分析效率。基于神经网络的辨识方法可以弥补基于最小二乘法的辨识方法的局限性,文中进一步改进神经网络的设计以显著提升其可解释性。在数据收集阶段,使用扫频方法获取闭环阻抗模型在足够多工况下的频率响应。在模型训练阶段,计及变流器阻抗模型的隐藏特征,设计与扰动频率数量相同的神经网络,并采用集成贝叶斯正则化的Levenberg-Marquardt算法提升由小型数据集得到的训练网络的泛化能力。在模型验证阶段,将设定工况输入网络,实现稳定工况极高精度辨识和不稳定工况离线预测。文中方法为新型电力系统稳定性分析的工程应用提供了实用选择。