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柔性直流换流阀多物理场特性及其调控方法
柔性直流换流阀是直流电网构建的核心装备之一。针对换流阀塔多物理场的综合作用问题，提出了多介质共存时复杂导体结构的伽辽金匹配和点匹配结合的快速多极子边界元电场计算方法，提出了阀塔高电场强度区的电位钳制、屏蔽和优化方法；建立了换流阀电-热-流体等多物理场计算模型，获得了金属钳制电极形状对水路局部放电、电化学腐蚀速率的影响等规律；建立了含散热器在内的IGBT子单元的热场整体仿真模型，提出了IGBT内部芯片的稳态与瞬态结温预测模型及其变流量修正方法。研究成果应用于我国±320kV柔性直流换流阀自主研制，有效性在厦门±320kV柔性直流示范工程中得到进一步验证，并推广应用于±500kV及±800kV柔性直流换流阀研制。参与研究的成果“新一代电压源高压直流换流器关键技术及应用”获得2017年北京市科学技术奖一等奖，华北电力大学作为项目主要完成单位排名第3，齐磊教授作为主要完成人排名第10。
华北电力大学
2021-02-01
一种直流断路器用换流振荡回路
本申请公开了一种新型的直流断路器用换流振荡回路，属于高压直流输电工程领域；借助辅助振荡回路的真空直流断路器是一种可 应用于对开断故障电流要求在几毫秒内的多端直流输电系统中的断路 器结构，但这种断路器结构存在火花间隙不受控导通和导通失败、价 格昂贵、触发控制系统充电时间长等问题，本申请中的直流断路器换 流振荡回路包括多重火花间隙、触发控制系统、平波电抗器、交流断 路器、避雷器、触发电阻、两电极开关、放电电容、充电电阻和换流 电感；使得断路器在保证开关耐压的前提下提高了开关触发的可靠性， 缩短了触发控制
华中科技大学
2021-04-14
一种基于IGCT的模块化多电平换流阀技术
1. 痛点问题
由于绝缘栅双极型晶体管（IGBT）具有驱动功率小而且驱动电路简单、开关速度快并且损耗小、饱和压降低、耐压高、电流大等优点，在柔性直流电网中得到了广泛的应用，现有的MMC换流阀装备均是采用IGBT开关器件进行设计。事实上，IGBT于二十世纪八十年代初诞生，在九十年代得到飞速发展。然而传统的焊接式IGBT容量较小、可靠性较低且失效后呈断路特性，因此早期的IGBT主要应用于中低压领域，直至压接式IGBT诞生之后才开始在高压、大功率电力电子换流器当中得到应用。IGBT器件的容量从最早的600V/6A级别逐渐提升，迄今为止已经达到了4.5kV/3kA的水平。IGCT诞生于1996年，由于其核心GCT芯片是由晶闸管改进而来，因此天然具备晶闸管大容量、高可靠性的特点。IGCT器件在2000年便已经达到了4.5kV/4kA的水平，相比之下压接式IGBT直至2012年才达到相同的功率等级，随着六英寸IGCT器件在未来投入使用，IGCT在容量上仍将对IGBT保持较大优势。
另外，尽管IGBT优势突出，但是相比电流型器件，仍然存在通态压降大、可靠性低、制造成本高等问题，具有很多改进的空间。尤其是在海上风电柔性高压直流输电系统中，所使用的开关器件数量非常大，若能改进IGBT器件的特性，进一步提高效率和可靠性、减小成本，将会具有巨大的吸引力和应用前景。
2. 解决方案
模块化多电平变换器（MMC）的多电平调制大幅降低了功率器件开关频率，为集成门极换流晶闸管（IGCT）的应用带来了契机。相比IGBT，IGCT的通态压降和成本可降低达到1/3以上，并且IGCT具有非常强大的浪涌电流、短路失效和防爆能力，无需增加辅助电路便可实现冗余和防爆，确保柔直输电系统免维护的高可靠需求。该技术实现更高电压、更大功率、更高效率和可靠性的柔性直流输电系统具有重要意义和广阔的应用前景。
清华大学
2021-10-22
一种柔性直流网络直流短路故障穿越方法
本发明公开了一种具备负电平输出能力的 MMC 与机械型直流 断路器协调控制实现柔性直流网络直流短路故障穿越的方法，属于柔 性直流网络直流故障保护领域。现有技术中，处理直流故障的手段主 要有三种：依靠交流设备断开与直流系统的连接、依靠换流器本身进 行直流故障清除、依靠直流设备进行直流故障隔离，但以上三种方法 都无法有效实现柔性直流网络直流故障保护。本发明中的 MMC 包括具备负电平输出能力的子模块，通过灵活调节上、下桥臂输出电压， 使换流器直流端口电压呈现负电平，从而达到直流短路故障电流可控 且快速降
华中科技大学
2021-04-14
多端柔性直流输电系统的直流故障判断方法及控制方法
本发明公开了种多端柔性直流输电系统的直流故障控制方法， 其通过增大直流电感值从而减小直流故障时直流电流上升率，防止 MMC 闭锁，或者直流故障期间将 MMC 的交流电流指令值置零从而降 低桥臂电流防止 MMC 闭锁；或者直流故障期间短期闭锁 MMC 但不 开断 MMC 的交流断路器从而提高故障清除后恢复供电的速度；本发 明还公开了一种多端柔性直流输电系统直流故障判断方法，通过量测 直流电感线路侧直流电压突变率，在突变率的绝对值超过一定阈值时 即判断发生了直流故障。本发明可防止直流故障时开断 MMC
华中科技大学
2021-04-14
一种直流输电系统换流站雷电侵入波采样装置及采样方法
本发明公开了一种直流输电系统换流站雷电侵入波采样装置及 采样方法，所述装置包括金属圆盘、金属支柱和采样电阻；所述金属 圆盘水平置于换流站直流母线正下方，通过金属支柱支撑；所述金属 支柱一端与金属圆盘中心相连，另一端接地；所述采样电阻设置于金 属支柱中间段；所述雷电侵入波采样方法采用本发明装置，当雷电侵 入换流站时，获取采样电阻两端电压，根据杂散电容与采样电阻两端电压获取换流站母线雷电侵入波分量。采用本发明提供的装置以及方 法能够实现对换流站雷电侵入波的在线监测，对换流站设备影响小、 结构简单、体积小
华中科技大学
2021-04-14
一种交直流解耦控制方法及其在柔性直流输电系统的应用
本发明公开了一种模块化多电平换流器的交直流解耦控制方法， 包括在电流内环控制中增加直流电流控制，且直流电路控制包括正极 直流电流控制和负极直流电流控制，从而交流电流控制的输出、正极 直流电流控制的输出以及负极直流电流控制的输出共同作为 MMC 各 相桥臂的输出电压参考值的主要分量；控制交流电流控制、正极直流 电流控制和负极直流电流控制的参考值和输出，即可实现对 MMC 各 相桥臂的输出电压参考值的主要分量的控制，进而可实现防止直流故 障时换流器因桥臂过电流而闭锁。本发明还公开了上述方法在柔性直 流输
华中科技大学
2021-04-14
城市轨道交通柔性直流牵引供电系统
1. 痛点问题
城轨交通是城市最大耗电行业之一，截止2020年底全国有45个城市开通了城轨交通线路244条，线路总长度7969.7公里,年耗电量172.4亿千瓦时，其中牵引能耗占比高，达到84亿千瓦时。为了实现城轨交通行业碳达峰、碳中和的目标，必须从现有的城轨牵引供电系统给出解决方案，以应对城轨交通面临的行车密度大、节能减碳任务重、供电可靠性要求高等诸多挑战。
城轨牵引供电系统的核心装备是连接城市交流配电网与城轨直流牵引网的“交流-直流”电力电子变流器及其运行控制系统。目前国内外仍主要采用基于二极管整流机组变流器和以运行状态静态监视为主的电力监控。这种传统技术方案因缺乏管控能力对城市配电网依赖性强，存在外电源布点密集和选址困难问题，而外电源建设导致一次性投资剧增（7000~10000万元/个），并且会占用大量城市用地和空间；因为列车频繁启停冲击导致配电网和牵引系统设备利用率低，存在依靠高成本的过度裕量来换取系统安全可靠运行问题；因为缺少对系统能效的主动调度控制、牵引供电电压波动剧烈、牵引网能量粗放式分布，导致列车再生制动能量无法在牵引系统内部高比例利用、大规模光伏接入和消纳困难，存在牵引供电系统内部降耗减碳困难问题。
2. 解决方案
基于全控型双向变流器和智能协同控制的柔性直流新一代牵引供电技术，具有灵活调控牵引供电系统能量、主动响应城市配电网需求的能力，从根本上改变牵引供电系统运行机制，为系统性解决牵引供电系统痼疾、牵引供电系统和城市配电网互联互动提供了基础和平台。
清华大学
2022-04-02
一种真双极柔性直流输电系统的站级控制方法
本发明公开了一种对真双极系统的站级控制策略，换流站正、负两极换流器独立控制、运行，提高直流输电系统灵活性和可靠性，彻底解决原有系统中换流站与无源网络或孤岛新能源交流网络相连时失去有功功率调节能力、换流站与有源交流网络相连时正、负极电网间潮流不可调等问题。换流站与无源网络相连时，具有调节正、负极直流线路功率的能力；换流站与孤岛新能源交流网络相连时，具有调节正、负极直流线路功率的能力；换流站与有源交流网络相连时，通过换流站调节正、负极电网间潮流。
东南大学
2021-04-11
HCS文丘里风量阀
珠海昊星自动化系统有限公司
2025-02-21