摘要：随着分布式能源设备大量接入配电网并逐步参与分布式交易,配电网运行向着分布式、互动化的方向发展而呈现出更灵活多变的趋势。近年来,综合能源系统快速发展,配网层面电力系统和天然气系统耦合程度日益加深,独立运行模式已无法满足边界匹配要求。文中设计了考虑分布式资源参与的配电网集中交易市场模式,对分布式光伏、分布式储能、电动汽车等建立了交易模型。进而,构建了考虑分布式资源交易的气电综合能源配网系统联合出清模型,采用二阶锥松弛法及泰勒级数展开对配电网潮流约束和配气网潮流约束进行线性化处理,通过配电网节点电价和配气网分时气价反映气电联合系统价格信号。最后,基于改进的气电联合系统对文中所提市场机制模型的有效性进行了验证。

摘要：近10年来,绝缘栅型功率开关器件的栅极驱动主动控制技术因其对开关瞬态过程可控性高、无需对主电路进行改动的优势,在高压大容量电力电子应用场合得到越来越多的关注。首先介绍了主动栅极驱动电路的基本结构与电路实现,总结了现有栅极驱动主动控制技术的研究现状。在此基础上,从控制策略的设计、控制稳定性的分析、控制参数自适应调整能力、多功能集成以及宽禁带器件的主动控制方法等方面对当前的热点问题进行分析阐释。最后,围绕该技术有待研究的问题进行了讨论,并对其发展趋势做出展望。

摘要：高压大容量电力电子装置在国民经济发展中的需求正在日益增大。然而,由于高压大容量电力电子系统往往由多个变换单元组合而成,结构复杂,时间尺度跨度大,呈现出典型的混杂系统特性,现有仿真软件和方法难以实现准确、高效、稳定的仿真。从电力电子系统的混杂特性出发,以10 kV-2 MW电能路由器装置为仿真算例,展示了所提离散状态事件驱动(DSED)仿真方法在高压大容量电力电子装置仿真中的应用,全面评估该方法与其他仿真软件的性能对比。与目前主流仿真软件相比,DSED方法不仅可以同时实现开关器件瞬态过程和系统级动态过程的准确、高效仿真,其仿真速度相较成熟的电力电子仿真软件如PLECS~?还可以提高1 000倍。DSED为高压大容量电力电子混杂系统的优化设计、高效控制和稳定运行提供了有力的仿真工具。

摘要：为了解决电力电子装置的可持续运行能力和可靠性之间的矛盾,提出了一种基于系统安全工作区的变换器保护策略,通过对半导体器件特性、主电路结构参数、控制信号延迟和系统温度的量化分析推导了系统安全工作区的数学模型。该策略在量化考虑变换器中的各系统元素之间关系的基础上,不仅能够保障变换器不受损伤或损坏,还能够准确计算系统的保护阈值,提高半导体器件的利用率和变换器的可持续运行能力,成为能够保障变换器可靠性的重要工具。该方法同样适用于其他类型变换器的保护设计。给出了应用该方法设计变换器保护策略的实例,采用实验的方法验证了该方法的有效性。

摘要：超导直流能源管道将高温超导直流输电技术和长距离液化天然气管道输送技术结合为一体,管道中流动的液化天然气起到超导电缆制冷剂的作用,能够大幅提高能量的输送密度和效率。为保证大容量超导输电系统在直流能源管道这种特殊运行工况下的安全可靠运行,有必要研究其中载流导体的设计方法。该文分析了能源管道运行温区中超导带材临界电流密度受磁场影响的衰减情况和铜支撑骨架在超导电缆短路失超中所起的作用。对±10 kV/1 kA双极同轴超导直流能源管道的载流导体进行了优化设计,得到单极电缆所需的超导带材最少数量为12根,铜支撑体最小截面积为1.48×10^(-4)m^(2)。通过有限元仿真,验证了超导能源管道中的载流导体优化方案在短路故障下的热稳定性。该载流导体设计方法对于不同电压电流等级和管道结构的超导直流能源管道设计也具有普适意义。

摘要：新能源通过并网逆变器(grid-connected inverter,GCI)汇集正深刻地改变着现代电力系统的动态特性,由同步发电机主导的机电暂态稳定分析因未全面计及电磁暂态影响而面临失效。该文综述了一类大扰动使新能源发电机组故障穿越期间,GCI与主网失去同步,引发对应机组退出系统的电磁暂态同步稳定问题。首先介绍了GCI的电流源和电压源型控制结构,指出与同步发电机同步机理的异同;其次介绍了体现电力电子特征的关注要素和兼顾精度与速度的简化条件;进而介绍了面向该问题典型的建模-分析流程和稳定性提升策略;最后展望了面向未来电力系统暂态稳定的研究挑战。

摘要：高压IGBT串联是提高大容量变换器电压等级和容量的有效手段之一,但器件串联带来的复杂机械结构为母排设计与杂散参数建模分析带来巨大的困难,常规的部分单元等效电路(PEEC)方法直接用于该领域难以保证准确性。该文提出了一种应用于提取大尺寸复杂结构母排杂散参数的改进的PEEC方法和结构设计准则,采用分块计算方式建立了母排杂散参数模型。在实际的4.5kV/600A高压IGBT串联试验平台上进行了系列高压大电流试验,在剔除换流二极管正向特性影响的条件下,对比实验和仿真结果分析了母排杂散参数对器件暂态的影响,证明了该方法的准确性与实用性。该设计方法降低了杂散参数,提升了变换器运行的可靠性,并为主动控制创造了有利条件。

摘要：在电力电子变换器中,功率器件的损耗是系统损耗的主要部分,准确地计算其损耗,建立适用于实际应用的损耗模型可以指导系统的器件选型和散热设计。该文详细分析了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)及其反并联二极管的开关过程,建立了器件的通态和瞬态的损耗模型,并考虑了结温、杂散参数等因素的影响。在此基础上推导了系统在空间矢量脉宽调制(SVPWM)方式下1个周期中的通态损耗和开关损耗的平均功率,从而建立了一套比较实用的考虑结温对器件损耗影响的损耗计算方法。最后在一台55 kW双脉宽调制(PWM)变频调速系统样机上进行了实验验证。

摘要：研究硅橡胶材料表面电荷消散的规律可为直流绝缘子的设计提供理论依据。为此,利用针-板电极向硅橡胶材料试样表面注入电荷,在不同湿度环境下进行了电荷消散实验。采用电容探头法测得了试样表面电位分布,并反算了电位分布为电荷分布。结果显示:低湿度下试样表面电荷形貌在消散过程中基本不发生改变,电荷呈"同心圆"状分布;靠近电极处带有与所加电压同号的电荷,远离电极处带有与所加电压异号的电荷;高湿度下试样表面电荷形貌在消散过程中发生改变;消散过程近似呈指数衰减且正电荷比负电荷更易消散,消散过程的衰减时间常数τ的数量级为103 s。得出结论:在低湿度下,表面电荷主要向材料内部消散,体电阻率越低,消散速率就越快;随着湿度增加,沿表面消散速率及整体消散速率加快。

摘要：针对永磁直驱同步风力发电系统中存在的发电机电流波形差、输出电压低和变换器成本高等问题,提出一种将发电机和变换器一体化设计的新方案。通过引入以永磁发电机电枢电感为升压电感的功率因数校正(PFC)技术,采用平均电流控制法,实现了发电机电流波形与功率因数以及直流母线升压等控制。介绍了新方案的拓扑结构和控制方法,给出了系统工作的参数条件,并搭建了基于dSPACE的快速控制原型实验平台。仿真和实验结果均表明,该方案可稳定提升变换器中的直流母线电压,改善发电机的电流波形及运行功率因数,减小变换器的体积、重量和成本。