远海风电场直流汇集用DC/DC变换器拓扑研究

远海风电场直流汇集方式可避免交流汇集系统中存在的多级升压、大量电抗接入和系统稳定性差等问题,具有投资设备少、汇集系统简单可靠等技术优势。作为风电场直流汇集系统中的核心设备,高变比DC/DC变换器的拓扑研究尤为重要。首先,研究了风电场并联型直流汇集系统的组网架构、系统控制和汇集系统电压选择等问题;其次,从功率、电压变比和隔离等角度对风电场直流汇集用中、高压DC/DC变换器进行了技术需求分析,为DC/DC变换器拓扑设计提供约束条件;然后,在考虑现有器件水平的基础上,提出了适用于风电场直流汇集的移相多重化三电平和模块化多电平DC/DC变换器的电气拓扑及其控制策略;最后,通过仿真验证了所提中、高压DC/DC变换器电气拓扑的可行性,并表明所提DC/DC变换器的控制满足并联型直流汇集系统的控制要求。

直流电网用对称型模块化多电平DC/DC变流器

为满足直流电网构建中不同等级直流电压互联的需要,提出了一种基于模块化多电平(MMC)换流器的对称型DC/DC变换器拓扑。首先详细介绍了所提DC/DC变换器的电气拓扑;其次,分别针对DC/DC变换器正常运行和系统故障2种工况,分析了该拓扑的工作原理和故障特性;然后,提出了该拓扑的控制和保护策略;最后,利用MATLAB-Simulink软件仿真验证了该拓扑的工作原理及所提出的控制策略的有效性。结果表明,该拓扑可被用于不同电压等级的直流电网间的互联,尤其在新能源并网场合,且具有升压和降压、能量双向流动及故障双向阻断能力。与现有拓扑相比,该拓扑具有组件和模块数量少、电路简单、成本低、占地小的特点,在直流电网互联中具有显著优势。

MMC-HVDC输电网用高压DC/DC变换器隔离需求探讨

高压DC/DC变换器是构建直流电网的关键装备之一,其技术需求分析是其电气拓扑设计和系统应用研究的前提。文中着重围绕基于模块化多电平换流器的高压直流(MMC-HVDC)输电网用高压DC/DC变换器电气隔离功能的选择和故障隔离要求等问题展开探讨。从DC/DC变换器故障特性、系统绝缘造价和可靠性角度分析了不同接地方式的直流系统中DC/DC变换器的电气隔离需求,分析结果表明:对称单极系统中DC/DC变换器宜具备电气隔离功能,而双极系统宜采用非电气隔离拓扑。此外,从DC/DC变换器外部故障和内部故障两个角度对DC/DC变换器的故障隔离需求进行了研究。最后,通过仿真验证了隔离需求分析的正确性。

特高压直流输电用6英寸晶闸管恢复特性的优化

为了进一步优化特高压直流(UHVDC)输电工程用晶闸管器件的设计,提升UHVDC换流阀的运行性能,基于6英寸8.5 kV T型门极晶闸管开发出Y型门极晶闸管;采用先进3D器件仿真与试验相结合,优化门极及阴极短路结构来实现器件通态压降、存储电荷、关断时间之间的协调配合,获得优化的动态参数组;在保障器件阻断电压满足高压直流(HVDC)应用要求的基础上,减小了器件通态压降,降低了反向恢复储存电荷,缩短了关断时间,大大提高了器件性能。所研制的新型6英寸晶闸管已在多个试验室检测验证,并且在昌吉-古泉±1100 kV UHVDC工程获得实际应用。