电气工程学院

智能电网、通信系统和轨道交通电磁兼容

2015/7/16 10:25:09 人评论 次浏览 分类:智能电网及新能源

智能电网及新能源研究所

主要研究领域包括

      新能源发电并网控制技术、高频电力电子技术、智能电网电磁兼容、及其专用集成电路设计技术、交直流柔性输电控制技术、分布式发电和智能化高压直流开关、发电机励磁调节技术及应用。

智能电器及其专用集成电路设计技术。

      电工设备智能化是现代电网及实现电网智能化的关键技术,电网、通信网、物联网是实现电网智能化的基础平台,发展智能电工设备智能操控、智能监测、智能组件和系统集成。智能化组件是实现设备智能化的核心部件,针对输配电智能设备中测量/监控/通信等弱电电路所处于比较恶劣的复杂电磁环境问题,研究专用集成电路及系统集成电磁特性、抑制电磁干扰方法和可靠性关键技术,发展新型智能组件抗强辐照芯片设计、封装与制备方法,发展在化合物半导体材料和器件的设计制备技术及性能检测表征、Si 基大规模集成电路材料和制备技术,探索智能组件在新能源电网和电网智能化中的应用技术。

智能电网电磁兼容及其可靠性

      备以及智能电网的信息化和电能的双向流动使电网电磁环境更复杂,且智能电气设备使用大量数模电子元器件,电磁干扰对设备及系统可靠性变得更为突出,此外新能源发电的波动性对电气设备结构具备可调控性提出更高要求,针对这些问题,开展电磁基础和复杂电磁环境下智能电气设备电磁干扰机理、可靠性与防护新方法研究,发展电气设备在动态服役条件下电工材料电磁性能模拟与测试、电磁环境仿真分析、新型电工材料的微结构与性能调控方法,揭示电磁环境效应、电磁生物学和多物理场耦合机理,阐明降低损耗和减少磁致伸缩对电气设备振动噪声的影响的规律,为开发高可靠、低能耗的电气设备提供理论支撑及电磁可靠防护关健技术。 针对能源发电的波动特性、智能电网信息与电能双向流的特点,以及复杂电磁环境对电气控制设备电磁兼容更高要求的问题,研究在复杂电磁环境下电工装备中强电磁脉冲与电子流相互作用规律、无线电磁辐射干扰机理和电磁防护新方法,为智能化电气设备智能组件及设备的设计与制备提供理论依据;开展工程电磁场磁技术与生物医学的交叉研究,研究特高压输电环境对生物体影响、电磁辐射生物学效应机理,探索从生物领域的机理到电子系统仿生电磁防护方法。

高频电力电子技术与装置研究


      高频电力电子创新研究中心立足于电力电子领域的科技前沿,依托电气工程学院省部建国家重点实验室,由具有国际视野的美国工程院士作为技术顾问,研究团队包括曾任美国通用电气公司全球研究中心高级工程师等多名海内外专家。中心针对国家重大科研课题和地方电力电子设备制造企业对关键技术的创新需求,围绕功率变换器的拓扑结构、宽禁带功率器件的应用、新型变换器装置的设计、实时控制算法及仿真等方面开展深入的研究。

主要研究内容

1) 基于宽禁带器件的电力电子装置基本理论

2)高频电力电子实时控制算法和硬件仿真基本理论

3)高频电力电子装置的电磁兼容

4)电力电子装置可靠性

5)谐波抑制理论与方法

柔性交直流输电

      自2005年始重点开展电力系统无功潮流控制与优化、柔性交流输电系统(FACTS)元件、高压直流(HVDC)输电技术、电力系统电磁干扰、及高压大功率电力电子技术与设备等领域的应用研究。近十年来,先后完成了电力系统站域无功优化与AVC系统、接入电压35KV及以下电压等级的TSC型SVC、TCR型SVC、STATCOM、STS等FACTS元件和电流源型HVDC变流器关键技术研究,在光伏发电、风力发电接入点电压无功控制、变电站无功控制与优化等应用领域取得了良好的运行效果。近两年,研究室在继续开展DVR、UPFC工业化应用研究外,同时开展工业低温(<200℃)余热回收技术研究并取得了初步研究成果,奠定了研究室基于电力电子、电网技术在工业节能领域应用研究的技术基础。

静止无功补偿器(SVC)

      随着大电网技术和智能电网的发展,电力系统自动电压控制(AVC)和先进无功补偿装置的重要性日益凸显。静止无功补偿器(SVC)已成为当今电网侧和负荷侧重要无功补偿和电压控制元件。该项研究成果包含35KV/10KV/6KV电压等级、无功容量达百兆乏的FC+TCR、FC+TSC+TCR型SVC的控制与成套技术,具有独立知识产权,包含多项专利技术,已在电网变电站/所、大型工业用户、风力发电、光伏发电等应用领域取得多个工业化运行业绩,是电力电子技术与电网运行技术相结合的先进柔性交流输电系统(FACTS)基本元件。



静止无功发生器(SVG/STATCOM)

      静止无功发生器(SVG/STATCOM)是柔性交流输电系统(FACTS)最先进并联补偿元件之一,近几年已逐渐成为电力系统电压无功控制的首选并联补偿元件。该项研究成果包含35KV/10KV/6KV电压等级、直接接入或经耦合变压器接入电网PCC的控制与成套技术。其技术特点为:

1,以大功率IGBT为逆变开关元件,采用链式结构,实现高压大功率电力变流器的模块化结构;

2,采用优化SPWM与SHE相结合的调制方式,输出电流THD不大于2%,额定损耗不大于 0.7%;

3,采用多处理器并行处理和FPGA相结合的嵌入式硬件平台与先进锁相技术,控制精度可达 0.005度,动态响应不大于5ms;

4,具有主从协调控制专利技术,通过高速光纤数据通讯网络形成协调控制通道,适用于扩容多支路并列运行;

5,具有自动直流偏磁纠正能力。