本项目针对国内外大规模海上风电场电力并网研究的难点，并依据本研究组已经建立的基于DSP+ARM+FPGA架构的通用分布式控制平台和基于Labview开发的监测平台等先进的技术和工具，从模块化多电平换流器（MMC）动态建模入手，揭示了MMC内部复杂的动态特性并分析了换流器内部动态与外部动态之间的耦合关系，在此基础上提出了通过控制换流器能量来实现内部动态的优化控制，通过优化开关调制序列得到简单有效，适用于实际工程的调制策略，能够降低谐波和损耗。 通过本项目的实施，在探索大规模海上风电场电力并网换流器拓扑和控制策略设计等这一国际新能源接入与并网前沿领域有所进展，为使我国实现清洁的海上风电场电力代替部分化石能源，提高风电并网稳定性和实现“黑启动”向无源网络供电等目标提供技术支持。 在本项目实施过程中，与上海科委合作，利用自主研发的30kW小功率MMC试验样机模拟了应用于海上风电场电力并网的换流器，对提出的优化控制策略进行了实验验证。相关研究成果发表论文6篇，申请国家发明专利2项

该成果采用两级式电路，两级式光伏并网逆变器一般是在逆变器前级加入一个 DC/DC变换器。前级 DC/DC 变换器主要完成最大功率点跟踪功能，通过控制太阳能电池板的输出电压 UPV 跟踪基准 Umppt，进而实现太阳能电池板最大功率输出， PI 调节器的输出与载波比较生成 PWM 信号控制 DC/DC 变换器的开关管。后级 DC/AC 环节主要实现并网功能和稳定直流母线电压功能。成果中两级式拓扑结构是由前级一个 Boost 变换器和后级一个全桥逆变器构成。

成果简介本逆变器可以将太阳能电池组件接收到的太阳辐照能量逆变成和电网同频同相的正弦交流电直接并入到电网， 具体分为单相和三相两种逆变器。 逆变器具有最大功率点跟踪、 反孤岛效应功能以及完善的保护功能。成熟程度和所需建设条件样机基本完善， 初步具备了相关的功能， 后续需要一定的资金购买设备以便推出产品。技术指标基本符合国家标准。市场分析和应用前景从国家的中长期发展规划可知， 新能源发电始终是重中之重， 因

并网逆变器作为太阳能光伏并网发电系统的核心组成部分，对提高太阳能转换效率、输出高品质电能起着关键作用。光伏并网逆变器核心技术主要包括最大功率跟踪、直流变换电路、逆变控制技术和孤岛检测等。光伏组件将太阳能转化为直流电，经直流变换电路提升并稳定直流电压输出，再通过并网逆变电路将直流电转化为交流电，利用数字锁相技术和逆变控制技术，将与电网同频同相的高品质电能馈入电网，为保证并网发电系统不危及电网输电线路安全，孤岛检测技术能实时检测系统是否处于孤岛状态并能停止并网运行。本项目主要利用先进数字控制技术实现最大功率跟踪、逆变闭环控制、孤岛检测及系统保护等，特别在大功率三相并网发电逆变系统高品质输出的控制技术及太阳能直流电到输出电能的高转换率技术方面有技术积累。采用自主研发的控制技术，使得并网输出电流总畸变率低，输出功率因素高且可调，系统发电效率高。光伏并网发电监控软件可实时远程监控多台并网逆变器工作状态，具有记录、存储、图形化显示系统各项输出如电压、电流、馈入电网电能数量等功能。

并网逆变器作为太阳能光伏并网发电系统的核心组成部分，对提高太阳能转换效率、输出 高品质电能起着关键作用。光伏并网逆变器核心技术主要包括最大功率跟踪、直流变换电路、 逆变控制技术和孤岛检测等。光伏组件将太阳能转化为直流电，经直流变换电路提升并稳定直 流电压输出，再通过并网逆变电路将直流电转化为交流电，利用数字锁相技术和逆变控制技 术，将与电网同频同相的高品质电能馈入电网，保证并网发电系统不危及电网输电线路安全， 孤岛检测技术能实时检测系统是否处于孤岛状态并能停止并网运行。 本项目主要利用先进数字控制技术实现最大功率跟踪、逆变闭环控制、孤岛检测及系统保 护等，特别在大功率三相并网发电逆变系统高品质输出的控制技术及太阳能直流电到输出电能 的高转换率技术方面有技术积累。采用自主研发的控制技术，使得并网输出电流总畸变率低， 输出功率因素高且可调，系统发电效率高。光伏并网发电监控软件可实时远程监控多台并网逆 变器工作状态，具有记录、存储、图形化显示系统各项输出如电压、电流、馈入电网电能数量 等功能。

本发明公开了一种低漏电流并网逆变器，包括六个开关管 T1～ T6，一个滤波电感 L，其中 T1、T4 构成一个双向开关，使电网两端通 过开关管 T1、T4 与直流电源的阳极相连，T3、T5、T2 的反并联二极 管和 L 构成一个电流输出型 Buck 变换器，提供正半波的并网电流， T2、T6、T5 的反并联二极管和 L 构成另一个电流输出型 Buck 变换器， 提供负半波的并网电流，直流电源的阴极和开关管 T3、T6 的发射极相 连，开关管的开关动作由相应的控制电路控制，其中第三、六开关管 由高频信

最大输出功率: 55kW；额定交流输出功率: 50kW；额定电网电压: 三相三线，270/315Vac（±10%）；最大输出交流电流: 118A；电网频率范围: 47-52Hz；电网电流谐波畸变率: <3%。

太阳能光伏并网发电系统可用于建筑光伏发电系统或中西部地区中小型集中组网光伏发电站。北京交通大学新能源研究所引进德国SMA公司先进的太阳能光伏并网发电设备，已成功并网运行两年多，掌握了大量光伏电站运行技术经验。 在消化吸收先进技术的基础上，自主研发了3kW光伏并网逆变器。该产品拥有最大功率点跟踪控制，能量输出控制，系统安全保护，孤岛检测等核心技术。此外，北京交通大学为德国SMA公司中国办事处开发了大屏幕光伏并网发电系统演示软件，无需专门的显示设备，可以在家用液晶、等离子电视或家用计算机上实时监控、演示系统状态。该软件目前已经成为该公司逆变器产品的配套中文软件，被广泛使用。 应用范围： 建筑光伏发电系统或中西部地区中小型集中组网光伏发电站。

1 成果简介风电场并网运行控制平台包含风功率预测、风电场自动发电控制(Automatic Generation Control, AGC)、风电场自动电压控制(Automatic Voltage Control)等主要功能子系统，对内进行发电厂发电计划制定、在线实时控制等综合功能，对外配合电网进行 AGC、 AVC 调度，实现风-火-水-储的优化互济运行，是建设电网友好型风电的核心技术。 风功率预测系统 风功率预测系统包含功率预测、风电监视、数据分析、程序管理等四大功能子系统，满足风功率预测、实时风电监控、数据挖掘等综合性风电管理需求。功率预测系统支持丰富的用户角色，满足预报员、调度员、管理员等不同角色用户的业务需求，提供具有针对性的后台模块与人机界面。调度员：实时监视风电运行状态、在线调度风电运行等；预报员：风功率曲线预报、模型训练、预测结果订正与自动发布等；管理员：系统的扩容与升级、程序模块监视、日志管理等。功率预测系统提供智能化预报员向导系统，确保系统随着数据积累，建立精度越来越高预测模型。采用欧洲气象中心、中国气象中心的全球模式；采用 MMD5(美国)中尺度模式，生产数值天气预报。 功率预测系统对不同风场建立针对性模型，具有详尽的数据预处理功能，应对现场数据错误、缺失等复杂情况。系统可以智能分析系统误差，预测模型可选用定时训练更新或人工更新。系统按典型天气类型建模，对雨/雪/扬沙/低温等极端天气建模更加准确。 丰富、可靠、强大的数据中心是进行风功率预测、风电实时监视、风资源评估的基础。功率预测系统提供海量数据存储、快速查询、风资源可视化、数值天气预报分析、系统评价等综合性数据管理功能。 风电场自动电压控制系统(AVC) 风电场 AVC 系统是一个在现有风机 SCADA 与升压站 SCADA 基础上，实现自动闭环、利用双馈风机自身无功调节能力满足风电场并网综合需求的监控管理系统。 从 2006 年起，国家电网对风电场并入点网点（ Point of Coupling Connection，简称 PCC）的电压、无功与电能质量等提出了一系列要求，内容包括 PCC 电压偏差、电压波动范围、功率因数、谐波与闪变的。随着我国风电建设深入、电网电压调整的需要，在风电富集地区的风电场将需要调整其电压参考点或无功输出值等以满足更高级的并网需求。考虑到风电场电压-无功调节特性的复杂性，依靠单一手段已不能满足要求，协调多种控制手段，以较低的调节成本达到理想控制效果是风电场电压-无功控制的必然要求。风电场 AVC 系统的主要功能如下：实时监视风电场并网点以及内部电网的电压和无功信息；协调控制集中无功补偿设备、事件驱动的控制模式将减少控制设备的投切率，提高设备的使用寿命；动态调节双馈风机功率因数，最快响应时间少于 100ms； 闭环控制系统，参与电网自动电压控制，减少现场工作人员的工作量；改善局部电压质量和无功水平保证风电场并网点的电压质量和无功的吸收；保证风电场的电压稳定、降低配网网损。2 应用说明系统共包含：数据与通信服务器，提供数据存储、实现与电网调度系统的通信功能。本系统通过风机厂商提供的 OPC 接口，采集风机实时数据。系统通过 OPC 接口获得与风机实测信息，同时上传功率预测结果、指令反馈等。此外，还可以按用户定制的消息发布通道，将用户关心的详细信息传递至指定地点（如发电集团的风电信息监视中心等）。调度终端与维护，提供面向调度员的风电实时监视功能、预报向导系统、管理界面、风电场自动电压控制见识，同时供系统维护、升级使用。标准化机柜（可考虑与其它系统共用机柜）。网络交换机、路由、网线等网络配件。风功率预测系统与风电场 AVC 系统可以分开单独配置。图 1 风电预测系统与外部系统的通信方式3 应用范围成果主要适用于电力行业相关企业，特别是与风力发电相关的新能源产业，如风电场、风力发电集团、电力调度中心、风机制造商与从事相关行业的研究院所。4 效益分析对风电进行功率预测、实时监控与在线控制是未来风电发展的必然趋势，可以全面提升电网、风电场、发电商等不同实体对风力发电的认知深度、调控能力、与管理水平。对不同应用主体的效益主要体现在:目前我国北方地区受电网调节能力限制，约有 1/3 风电处于闲置状态，利用风功率预测、增加风电可控性可在不增加额外设备投资的基础上，大幅程度上提高风电接纳能力。 据欧洲经验，利用风电功率预测，合理安排检修时间，可以增加上网电量 2-3%，对100MW 规模的风电场而言，按风电上网电价 0.7 元计算，年约增收 42 万元。 电网对风电场并网点采取了严格的无功考核制度，华北地区某风场试运行结果表明，该风场在并联电容器检修期间投运风电场自动电压控制系统，不仅有效保证了风电场的无功水平，而且基本杜绝了风电场无功考核惩罚，整个系统投入后不到 2 个月即全部收回了投资。

T 型三电平电路结构，全数字化控制、低漏电流的 SVPWM 技术，产品功率等级为 10kW、12kW、 15kW、 17kW，适用于户用型及小型并网发电站，自主知识产权。