[00779659]新能源发电系统中的功率变换拓扑及控制研究

能源短缺及环境污染问题日益凸显，新能源发电愈加重要。新能源需经过功率变换实现幅值、频率及相位匹配后再接入电网。因此，研究新能源发电系统中功率变换的基础理论及方法具有重要意义。 存在的主要科学问题有：其一，由于大型新能源发电系统容量大多为几十甚至几百MW级，因此需研究如何提高功率变换能力；其二，由于新能源的波动性及间隙性，因此需研究变工作点条件下功率变换的稳定控制及最大功率跟踪问题；其三，由于新能源发电源、荷分离，部分新能源发电场站工作于孤岛模式，因此需研究孤岛模式下本地电压、频率的解耦控制问题。 完成人团队取得的主要科学发现点如下： 1)揭示了“功率变换能力及变换性能”之间的制约关系，提出了双频功率变换拓扑理论，构建了系列双频功率变换器，实现了功率变换能力的提升。阐明了电压变换增益与变换效率之间的约束关系，提出了高增益变换拓扑理论，构建了系列高增益变换器，有力提升了升压及功率变换能力。基于本科学发现点，完成人获得2008年全国优秀博士学位论文。 2)发现了功率变换系统的单周期、分岔、混沌工作状态的正向及逆向演化规律，准确刻画了其非线性行为，引入了时间延迟反馈理论并提出了基于滤波器的混沌控制方法，实现了系统变工作点条件下的稳定控制。提出了基于双混沌载波的非线性最大功率跟踪控制算法，解决了光伏发电中多局部最大功率点的跟踪问题。基于本科学发现点，完成人团队成员获得2011年全国优秀博士学位论文提名。 3)揭示了孤岛模式下新能源发电与高压直流输电系统中本地交流电压及频率之间的耦合关系，提出的解耦控制策略实现了电压、频率解耦并保持了系统的最大功率跟踪能力，解决了源、荷分离情景下的新能源接入问题。提出了直流侧有源滤波理论，解析了滤波性能与系统参数之间的定量关系，有力提升了高压直流系统整流站内的谐波治理效果。基于本科学发现点，完成人团队获得2006年重庆市电力公司科学技术奖一等奖。 项目的8篇代表性论文SCI他引335次，发表在IEEE Transactions on IndustrialElectronics(SCI I区，IF=7.829)、IEEE Transactions on Power Electronics(SCII区，IF=7.71)等电气工程学科国际最顶级权威期刊。12篇主要论文发表在《中国电机工程学报》、《电工技术学报》等电气工程学科国内最顶级权威期刊。20篇主要论文他引共计1429次。