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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
一种立体式直流-直流变换器
本发明公开了一种立体式直流-直流变换器，用于实现两直流电 网之间的互联传输，其中该变换器包括第一换流器、第二换流器和第 三换流器，其中，所述第一换流器的正极与第二直流电网的正极相连 接，所述第一换流器的负极与第二换流器的正极相连接，第二换流器 的负极与第三换流器的正极相连接，第三换流器的负极与第二直流电 网的负极相连接，所述第二换流器的正极同时和第一直流电网的正极 相连接，所述第二换流器的负极同时和第一直流电网的负极相连接。 本发明的直流-直流变换器充分利用了第一直流电网已经存在的直流 电压，相比于
华中科技大学
2021-04-14
级联直流变直流汇集并网拓扑及移相控制方法
新能源发电广泛通过交流母线接入柔性直流电网之后，并入交流大电网当中，即采用交流汇集，直流送出的形式。交流汇集侧由于与大电网相脱离，因而容易发生宽频振荡等稳定性问题，造成系统故障、停运、保护甚至烧毁设备等严重后果。系统稳定及振荡的问题成为限制新能源经柔直送出大规模并网的一个瓶颈问题。
采用直流汇集的方式能够有效改善交流系统当中的宽频振荡问题，提升新能源并网惠及发电的稳定性和可靠性，提出的技术解决方案提出了新能源发电，经级联直流，dc/dc变流器并网拓扑及移相控制方法，能够有效地改善新能源经柔直，汇集并网送出的稳定性和可靠性，并且通过一项控制的方法，可使输出的直流电流和电压更加平稳。
在级联DC/DC实现MPPT控制的基础上，针对独立输入串联输出的级联DC/DC系统结构在光照不均时不能实现均压的问题，以及DC/DC输出侧串联电压跨度大、并网电流纹波大的问题，在拓扑中增设LC滤波器，又提出一种组合电平法的移相控制策略，在保证传输线路电压稳定的同时，有效减少了并网电流的纹波。
创新点
针对模块化级联DCDC系统，当光照不均时，DCDC输入功率不同，由于输出侧串联，输入功率的不同会导致输出侧的均压问题，为此，在原有的DCDC拓扑基础上增加一个后级均压单元，由一个二极管和开关管组成，并且采用移相控制策略，可有效实现输入功率不同时，级联模块输出侧的均压稳流效果。
市场前景
新能源直流汇集直流升压是未来建设多电压等级直流电网的重要组成部分，其中升压变流器是其中的关键技术装备，因而其控制特性显著影响系统的持续稳定可靠运行。
应用案例
新能源直流升压汇集示范工程
华北电力大学
2023-07-20
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
一种多端口直流-直流自耦变压器及其应用
本发明公开了一种多端口直流-直流自耦变压器，用于实现多个 电压等级不同的直流系统之间的互联传输，该自耦变压器包括 2N-1 个 换流器，该 2N-1 个换流器在直流侧依次串联连接，并在交流侧连接到 交流线路，且所述依次串联的所述 2N-1 个换流器中的第 i 个换流器的 正极和第2N-i换流器的负极分别与第i个直流系统的正负极对应连接； 其中，N 为直流系统的个数，i 为换流器的序号。本发明还公开了上述 自耦变压器中换流器的容量设计方法以及上述自耦变压器的控制方 法。本发明可以使得各直流系统之间传输
华中科技大学
2021-04-14
电力操作用交直流电源及智能监控系统
交直流电源系统是水电站、火电厂和各级变电站等电力部门中的重要设备，它给一次、二次的各种开关、继电保护以及照明设备提供不间断的电源，以保证电力系统的安全、可靠运行。
西安交通大学
2021-04-11
多通道转速精密协调控制无刷直流伺服系统
为实现基于无刷直流电动机（包括经各类减速机构减速）构成的多通 道转角伺服系统、连续旋转转速伺服系统、直线位移伺服系统通道之间 的转角、速度、位移能实施精密、协调控制，设计了电机气隙磁场正弦 度好、转速及转矩波动小、角加速度响应快且集精密转角检测传感器于 一体的无刷直流电机本体；伺服控制器以RS422 / 485或CAN总线进行协调 通讯，采用综合性能优异的DSP+CPLD内核，结合精密转角RDC转换、高可 靠性集成PIM等驱动模块，可广泛用于对多通
西北工业大学
2021-04-14
电力操作用交直流电源及智能监控系统
交直流电源系统是水电站、火电厂和各级变电站等电力部门中的重要设备，它给一次、二次的各种开关、继电保护以及照明设备提供不间断的电源，以保证电力系统的安全、可靠运行本项目所研制的交直流电源及监控系统采用高频开关整流模块，将交流供电电源转换成直流电，对蓄电池组进行充电。当供电中断时，由电池组共给负载电能，系统中的逆变器将直流电逆变为交流电，供给需要交流电的负载。
西安交通大学
2021-01-12
智能型直流断路器电弧能量抑制系统及其方法
本发明涉及直流配电网技术领域，具体涉及智能型直流断路器电弧能量抑制系统及其方法，包括高频信号注入模块，产生并注入高频载波信号至电弧通路；电弧特征识别模块采集电弧电压电流信号，利用VMD‑HHT算法识别电弧类型并生成特征信息；磁通扰动观测模块检测电流磁通量，计算磁通扰动值及相位差；深度学习控制模块接收电弧特征信息和相位差，通过深度强化学习算法生成IGBT控制时序信号；多端口换流控制模块接收该信号，控制多级IGBT并联子模块的开关频率，基于PWM控制方法高效抑制电弧能量。双启发式算法控制模块结合遗传算法和粒子群算法，自适应分配各端口驱动电流，实现IGBT模块并联均衡。
上海理工大学
2021-01-12
集成电路设计
设计平台： SUN 工作站， Solaris 操作系统，电路编辑工具 Composer ，仿真工具 Hspice ，版图工具 Virtuoso ，验证工具 Dracula ；双核 PC 机， Linux 操作系统， Mentor 公司全线集成电路开发工具。
大连理工大学
2021-04-13