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关键词： 高速增长期   介电材料   电介质材料   电力电子   集成电路   绝缘材料   世界舞台   电气化  

摘要： 21世纪以来,我国经济社会持续快速发展,电力和电气化需求进入了高速增长期,这前所未有地使介电材料成为世界舞台上的焦点.介电材料是电容器、电力电子、微电子、嵌入式集成电路、电缆和发电机等的关键组成部分.其中,纳米电介质属于一类“具有纳米结构的多组分电介质材料”,自1994年Lewis教授首次提出纳米电介质理论以来,在近三十年的时间里发展迅猛且被誉为“未来的绝缘材料”.

关键词： 电力电子技术   金课   教学改革  

摘要： “电力电子技术”课程是一门基础理论与实际应用紧密联系、实践性很强的课程,但也存在课程建设与运行存在的前期规划性不足、教学资源相对紧张、课程管理机制不协调等因素,出现课程质量不高等问题。本文提出了“电力电子技术”的“金课”研究思路与研究方法,在教育理念、实践教学、课程互动方式、考核评价方式等方面进行的教学实践和探索,为学生成长增值。

关键词： 电力电子技术   智能电力系统   应用价值分析  

摘要： 随着技术的飞速发展,电力电子技术已经在智能电力系统中发挥着至关重要的作用。通过电力电子技术,电力系统不仅可以实现更高的能源效率,从而节省资源和成本,而且可以大大提高电力系统的稳定性、可靠性,并对使用效率都有着显著的影响,减少停电和故障的可能性。本文旨在分析电力电子技术在智能电力系统中的应用价值。

ISBN: (纸本)9787111737643

关键词： 电力电子变压器   纹波电压   DC/DC变换器   控制  

摘要： 级联型电力电子变压器是一种基于电力电子技术的新型电能变换装置。与传统电力变压器相比,级联型电力电子变压器的功率密度更高,控制更加灵活,具备电能质量控制、无功功率补偿、交流直流混连等辅助功能,能更好地满足未来电网的发展需要,已经广泛应用于新能源发电、直流微网、轨道牵引和电动汽车充电等领域。由于采用了独特的分相结构,级联型电力电子变压器的子模块为典型的单相电能变换系统,系统内存在明显的低频纹波功率。在常规设计中,级联型电力电子变压器的直流母线需配备大量的低频纹波功率缓冲电容,严重制约了装置功率密度的提升和制造成本的下降,成为工程化应用面临的关键技术瓶颈之一。 为了减小低频纹波对系统性能的影响,本文针对级联型电力电子变压器中的双有源桥变换器提出了两种高频链优化方法,分别是高频链的直流偏置消除算法和高频链的电流应力优化方法。为了提高装置功率密度、减小直流母线的容值需求,本文分别针对AC/AC型和AC/DC型电力电子变压器提出了两种新型的低频纹波抑制策略。 由于低频纹波的存在,级联型电力电子变压器中双有源桥变换器的稳态和暂态特性不同于典型的直流工况。通过分析低频纹波作用下双有源桥变换器产生高频链直流偏置的机理,本文提出了一种非同步移相角更新策略。该策略改进了双有源桥变换器的载波-调制波比较过程,消除了暂态和周期性直流偏置,兼容所有的移相调制方法,且无需任何暂态计算。为了优化低频纹波工况下双有源桥变换器的运行效率,本文分析了级联型电力电子变压器的功率因数角、电网相角对高频链电流应力的影响,提出了一种具有最小电流应力的辅助电感感值优选方法。 针对三相AC/AC级联型电力电子变压器,本文提出了一种基于双边共模电压注入的低频纹波抑制策略。该策略在级联型电力电子变压器的两个交流端口中注入了共模电压,同步了两侧直流母线上的低频纹波功率,挖掘了中间隔离DC/DC变换器的纹波功率传输潜力,使同步后的纹波功率相互抵消,降低了73%的母线电压波动。本文基于纹波功率解析模型、离线和在线寻优算法,给出了三种共模电压生成方式,并从纹波抑制效果、电网频率波动应对能力、实施复杂度上对三种生成方式进行了对比,给出了工程应用建议。为了降低剩余纹波功率对系统性能的影响,本文分析了AC/AC级联型电力电子变压器中纹波功率的最优分配方式,提出了一种基于CLLC-DCX变换器的纹波功率自均衡方法。 针对单相AC/DC级联型电力电子变压器,本文将有源滤波器功能融入到隔离DC/DC变换器中,以零成本降低了86%的母线电压低频纹波和35%的输出电流低频纹波。该抑制策略通过主动控制隔离DC/DC变换器的端口电压,释放了直流母线分裂电容器组的纹波缓冲潜力,兼得了小容值和低纹波的综合性能优势。通过建立分裂电容器组的纹波功率解耦模型,本文提出了对称型与差异型两种主电路参数设计方法,分析了系统的最小容值需求和目标电容电压波形,提出了一种基于母线纹波电流前馈的纹波功率解耦控制策略。此外,本文还建立了隔离DC/DC变换器在低频纹波工况下的损耗计算模型,分析了所提纹波抑制策略对软开关范围和系统效率的影响,并与其他功率解耦方案进行了全面对比。

关键词： 电磁暂态   并行计算   Lie方法   Commutator-Free算法   电力电子  

摘要： 随着电力系统规模的不断扩大、人们用电方式的改变和新能源接入量的增加,电网中的非线性元件(电力电子器件)大量增加;同时由于电网互联的加强,电力系统的运行特性也随之发生了显著的变化,使得电磁暂态分析与计算中的很多问题不能再局限于传统的思路和方法。尽管高性能计算技术为电磁暂态计算提供了更大的发展空间,传统的电磁暂态计算方法未能有效地利用新技术所带来的计算优势,这导致了计算速度和规模受限的问题,特别是在处理大规模系统和复杂模型时的效率方面表现不佳。其次,电力系统结构、元件和运行方式的不断演变要求电磁暂态计算的算法和模型亟待更新和改进,传统方法未能及时跟进最新的算法和模型发展趋势,导致计算精度和效率不足。 本文从群论角度出发,以Lie方法描述电力系统的电磁暂态过程,结合拉普拉斯反变换、Schur分解、Padé逼近和Scaling&Squaring在内矩阵指数的计算策略,提出了一种基于状态分析框架和Commutator-Free算法(以下简称CF算法)的新型电磁暂态计算方法。通过结合框架易于解耦和算法存在并行优化潜力的特性,利用单指令多数据流技术、缓存优化、多线程技术和状态方程自动形成技术对算法进行并行优化,提出了一种并行的电磁暂态计算方法,并介绍了算法在两种主流CPU架构上的优化方法。从不同算法、不同架构结果的对比,验证了本文方法的正确性和效率。同时,计算了在不同步长下长线路合闸的结果,证明了方法得益于CF算法较强的稳定性,具备了良好的大步长计算能力。 此外,本文还结合了状态分析框架的特点,提出了一种面向电力电子设备的电磁暂态计算方法。方法能够在不修改绝大多数用以描述电路拓扑、不含阀元件的支路参数和状态矩阵分块的前提下,通过修改与阀元件相关的电阻矩阵元素模拟“换路”的过程,极大地节省了计算资源。方法能够有效地计算各种控制方法下功率半导体器件的开关过程以及相关电路的电磁暂态过程,极大地增强了该方法在工程实践中的普适性,为新型电力系统的电磁暂态并行计算奠定基础。

关键词： 电力电子技术   项目式   实践能力  

摘要： 探讨电力电子技术课程教学改革的重要性和必要性，以职业能力培养为核心，构建新的项目式课程体系，注重教学过程线上线下的有机结合。这一改革措施旨在培养学生的自学能力、动手实践能力，以适应社会发展对电力电子技术人才的需求。通过重构教学内容、搭建教学资源库，改进教学方法，加强实践教学，推动电力电子技术课程的创新与发展，培养更多具备实践能力和创新精神的专业人才。

关键词： 变电站   无功补偿技术   电力电子器件   拓扑结构  

摘要： 在电力系统中，传统的无功补偿设备如电容器和电感器存在调节速度慢、补偿精度低等问题，难以满足电力系统对快速响应和高精度补偿的需求。为此，电力电子技术的引入为变电站无功补偿提供了新的解决方案。本文研究了多种电力电子技术在变电站无功补偿中的应用。这包括电容器组合补偿、电感器组合补偿以及逆变器控制策略等。最后，研究了不同的控制策略在无功补偿中的应用。