[01246281]大功率模块化电力电子系统关键控制技术及其系列应用

电力电子技术在实施“节能减排”、“发展新能源”、“实现低碳经济”等基本国策中起着至关重要的作用。

根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》的要求，国家科技部在“十一五”、“十二五”期间均围绕大功率电力电子重点自主创新领域设立了重大专项计划。

传统的电力电子装置通常由开关器件直接串并联实现大功率，存在可靠性低、扩展性差的缺点。

因此，发展串联和并联型模块化大功率电力电子技术成为国内外趋势，但亟需突破多模块系统的统一协调控制等技术瓶颈。

本项目组历时十余年，在国家科技支撑、国家自然科学基金、江苏省科技项目、国家电网公司项目在内的二十多项课题支持下，针对大功率模块化电力电子系统关键控制技术及其系列化应用，开展了全面、深入的研究和实践，取得了如下创新性成果：

1.串联型大功率模块化电力电子系统的关键控制技术。发明了基于有功矢量修正的直流侧电压平衡和功率均衡调节方法，提出了开关损耗优化的全区域空间矢量多电平调制策略，提升了系统的运行效率和输出性能。

2.串联型大功率模块化电力电子系统的核心部件设计。

提出并优化设计了能馈式级联型高压变流器、级联装置的功率单元以及专用开关电源等系列核心部件，提高了系统运行的可靠性。

并联型大功率模块化电力电子系统的电流控制技术。发明了电流滞环跟踪控制的过采样数字实现方法，突破了控制芯片运算速度对算法的制约;提出了双VSC交互并联谐波补偿开闭环结合、多机全补偿与分次补偿组合、多机分次补偿等补偿分配方案，提升了系统的电流控制精度、采样补偿精度和抗干扰能力。

串联型模块化电力电子系统控制技术在输电线路融冰中的应用。基于导线在高频情况下的集肤效应原理，发明了谐振变频除冰和双调谐除冰方法，首次将串联型模块化大功率电力电子技术应用拓宽至除冰领域，增强了融冰效果。

串联型模块化电力电子系统控制技术在电铁牵引供电中的应用。结合无源滤波器和带储能环节的串联型大功率模块化电力电子变流器，提出了一种应用于电气化铁路牵引供电系统的电能质量综合控制方法，可有效降低电力机车对电网的污染。

并联型模块化电力电子系统控制技术在地铁牵引供电中的应用。

利用并联型大功率模块化电力电子技术，提出了一种地铁供电系统的多目标综合控制节能方法，实现了能量再生制动，减少了地铁运行对电网的冲击。

研究成果已获授权发明专利15项（其中形成专利实施许可5项）、实用新型专利9项;发表EI收录论文52篇。

基于该成果转化形成的高压变频器、有源滤波器和光伏并网装置均通过了国家权威部门的型式试验，并成功应用于江苏凯沙电气有限公司、江苏安科瑞电器制造有限公司、江苏博力电气科技有限公司、如皋市图腾电力科技有限公司、山亿新能源股份有限公司、海南金盘电气有限公司等十多家高新技术企业，近三年累计销售产值36626.8万元，实现新增利税7375.12万元，取得了显著的经济效益和社会效益。