电机工程与应用电子技术系生产实习初探与实践

开展实践教育是建设世界一流大学，培养拔尖创新人才的有效途径。清华大学电机工程与应用电子技术系（以下简称电机系）一贯重视实践教学，根据学校22次教育工作讨论会提出的“加强实践教育、培养创新人才”重要会议精神，明确了“培养基础扎实、创新能力突出的电气工程专业人才”的总体目标，建立了较为完善的实践教学体系。生产实习工作是电机系实践教学体系的重要组成部分，抓好生产实习的改革工作，是构建实践教学体系、实现电机系人才培养目标的重要环节。

电力电子技术在电力系统中的应用

概述性地介绍电力电子技术在电力系统中的应用,探讨国内在此领域的研发体系和过程管理中存在的问题,并为变频器企业拓展介入电力系统的新产品提供建议。

电力电子技术应用系统发展热点综述

电力电子技术的应用正日新月异的发展。本文重点介绍了当前我国电力电子技术应用系统的四个热点方向:电气节能、新能源发电、电力牵引和智能电网。分别从应用背景、主要内容、应用特点、存在问题及其发展方向等多方面予以简要综述。展现了我国电力电子技术广阔的应用前景。

电力电子技术应用系统的一些新发展

1引言 电力电子技术涉及到各种电磁能量的变换、控制、输送和存贮，已经成为国民经济建设中的关键基础性技术之一。电力电子技术在其主要的应用领域，如电机变频调速、工业供电电源、电力输、配电和绿色照明等方面，继续取得飞跃的发展。

面向电气工程学科的“大数据技术与应用”课程构建与教学实践

随着信息与数字技术的不断发展,大数据技术为电气学科带来了深远的影响,现有的电气工程本科人才培养中亟需补充大数据技术的相关知识。该文以清华大学电机系开设的“大数据技术及应用”课程为基础,总结面向电气工程学科的大数据课程的构建思路、教学实践与思考。综述大数据技术在电气工程领域的应用情况,提出面向电气工程的大数据教学的课程内容设计3大原则,构建“基础先导–机器学习模型与方法–电力系统应用–课程探索研究与展示”四阶段教学大纲。此外,课程在竞争性实验方面进行探索实践,培养学生的数据思维及解决电力系统实际问题的能力,通过引入实时反馈机制促进学生的持续思考与反复迭代。本课程希望通过大数据技术与电气工程学科前沿的教学探索,为我国高校电气类专业开设同类型课程提供有价值的参考。

电力电子混杂系统多时间尺度分析控制与应用(一):理论部分

文中对电力电子混杂系统多时间尺度分析控制与应用研究进行总结,分理论和应用上下两篇。上篇针对电力电子系统在实际应用中急需解决的提升变换能力和可靠性问题,对电力电子科学进行再认识,认为电力电子科学是一门基于功率半导体开关组合模式的电磁能量高效变换的科学。基于再认识框架,解析电力电子系统的多时间尺度混杂特征,进一步明确广义混杂系统的概念。针对广义混杂系统提出数值凸透镜分析解算方法,并予以论证。最后对该方法的发展进行展望。

新型电力系统下燃煤火电机组一次调频面临的挑战与展望

频率稳定是未来新型电力系统运行的最关键要求之一。中国的能源禀赋决定了燃煤火电机组是最核心、最可靠的一次调频资源。然而,燃煤火电已开始出现一次调频能力不足的趋势。为了满足当前和长远发展的需要,文中综述了燃煤火电在一次调频领域所面临的挑战、研究现状和关键科学问题。首先,总结了新型电力系统发展背景下火电一次调频的4个重要趋势,分析了下一步调频在电网和火电厂运行中的不足,提炼出提高一次调频能力和快速准确模拟调频的关键挑战。其次,从电网和火电厂运行的双向视角,综述了调频能力提升和调频动态仿真的研究现状和存在的问题。最后,结合上述挑战和瓶颈,展望了未来新型电力系统火电一次调频的关键技术问题。

基于三状态PWM的电动汽车电机驱动系统多模式调制策略研究

在电动汽车电驱动系统中,逆变器中的高频开关动作是产生开关损耗影响逆变器效率的主要因素,特别是为适应驱动电机高速化的趋势,不得不采用较高的开关频率,从而在低速时产生不必要的开关损耗,使逆变器效率偏低。因此,该文提出一种基于三状态脉冲宽度调制(TSPWM)的多模式调制策略来减少逆变器的开关损耗,提高全工况范围的逆变器效率。根据工况动态改变调制模式:在不同转速下采取变载频分段异步TSPWM;根据电机的相电流幅值动态地改变TSPWM不连续调制的钳位模式,使电流幅值较大的相保持在钳位状态以减小损耗。为了解决不同模式切换时相位突变导致电流或转矩冲击的问题,提出一种基于载波周期角度计算的电压矢量相位补偿算法,通过精确分析调制模式改变时刻对电压矢量角的影响,计算出切换后的补偿角度对空间电压矢量角进行补偿,从而实现不同模式的平滑切换。最后,通过算法仿真和电机实验验证了所提策略的有效性。结果表明,采用基于TSPWM的多模式调制策略的电机驱动系统,其逆变器效率得到了显著提升,且具有较小的共模电压。

大容量电力电子系统电磁瞬态分析技术及应用

电磁瞬态过程是大容量电力电子系统设计与分析的关键所在。该文从电磁能量变换、瞬态换流回路及系统可靠性的角度提出大容量电力电子变换系统电磁瞬态分析与控制技术;分析大功率器件瞬态建模与应用特性、杂散参数的提取及影响、不同时间尺度的电磁脉冲过渡过程、系统瞬态能量平衡关系等问题;分析器件与装置、集中参数与分布参数、控制与主回路之间的定量关系;阐述系统安全工作区、瞬态换流拓扑、主电路脉冲调制、能量平衡控制等分析和控制方法。应用结果表明:采用所提出的分析与控制技术进行设计可以显著提升大容量电力电子装置的性能及可靠性。

面向工程应用的先进绝热压缩空气储能模型及先进㶲分析

先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage system,AA-CAES)仿真建模及分析是其工程实践的基础。然而,目前模型一般基于理想工况建立,分析结果与实际工况相偏差较大,无法指导工程应用。为此,在传统热力学模型基础上,考虑了空气流动阻力损失和能量转换设备损耗等因素,建立了面向工程应用的AA-CAES模型并以200MW盐穴AA-CAES系统为例进行了分析。同时,对系统效率分析方法进行改进并对其进行了先进㶲分析。结果表明,空气管道㶲损失占总㶲损失比例接近7%,能量转换设备损耗导致电-电效率比轴功效率低5%,二者对系统性能影响较大,在进行工程设计时不可以忽略。系统各部件可避免㶲损失占比均较大,表明系统具有较大的性能提升潜力。各部件㶲损失为其内部㶲损失,与其他部件是否工作在最佳状态关系不大。

我国大容量电力电子技术与应用发展综述

大容量电力电子技术使用大功率半导体器件,通过信息流对能量流的精确控制,实现电能的有效变换与传输。大容量电力电子装置广泛应用在电气节能、新能源发电、电力牵引、智能电网以及军工装备等领域的关键环节,对国民经济发展、工业生产及国家安全起到重要作用。本文综述了我国在大容量电力电子技术与应用方面的最新进展,比较了国内外大容量电力电子研究现状的差距,并在此基础上展望和讨论了大容量电力电子技术的未来发展趋势及我国应采取的相应对策。

电力系统优化控制中强化学习方法应用及挑战

强化学习(reinforcementlearning,RL)方法目前已应用于电力系统的多个领域,在电力系统优化与控制领域的一些应用展现出良好的结果。但在强化学习方法落地于实际电力系统应用的过程中依然存在一些关键性问题。该文首先概述强化学习基础理论与研究现状,随后提出强化学习理论落地于电力系统各领域优化与控制过程中存在的关键问题。最后探讨强化学习应用于电力系统优化与控制的研究展望。

电力电子混杂系统多时间尺度分析控制与应用(二):应用部分

文中在系列论文上篇介绍电力电子混杂系统多时间尺度分析和控制理论的基础上,进一步介绍其应用。首先从大容量和大规模电力电子系统应用需求出发,阐述电力电子技术应用面临的机遇和挑战;分析和介绍基于数值凸透镜原理的离散状态事件驱动建模仿真方法;分析和介绍基于多时间尺度的主动控制和能量平衡综合控制方法;特别综合展示这些方法在兆瓦级多端口多功能电力电子变压器中的实际应用情况;最后对多时间尺度分析控制方法的未来发展进行展望。

应用于中压配电网的碳化硅电力电子技术

新型碳化硅功率半导体器件在近些年来发展迅速,获得越来越多的关注。相较于传统硅器件,碳化硅器件由于材料属性在电压等级、开关速度等方面都有很大优势,将其应用于中压配电网中可以提升变换器效率和功率密度等性能,实现更多的并网功能。但由于碳化硅器件开关速度更快,在使用碳化硅器件的过程中,也会带来很大的挑战。对此,介绍了碳化硅器件的发展以及现状,总结了基于碳化硅器件的中压配电网电力电子装置的潜在优势;分析了碳化硅器件应用过程中,在封装、门极驱动、电磁干扰等方面的挑战以及技术现状,最后介绍了目前碳化硅器件应用于中压配电网的实际项目。

太阳能光伏发电中的电力电子技术应用

太阳能具有永不枯竭、清洁无污染、不受资源分布限制等优点。太阳能光伏发电技术正在全世界获得越来越广泛的应用。独立供电和并网发电是太阳能光伏应用的两个主要领域。本文介绍了它们的系统构成以及现有技术特点。光伏系统中，根据不同的电路拓扑结构。最大功率点跟踪技术的一阶差分算法也得到讨论。最后，本文介绍了一套独立供电的太阳能光伏试验系统，该试验系统实现了太阳能电池最大功率点跟踪技术和高效率的逆变器设计。

DSP在现代电力电子与交流电机控制系统中的应用

以TI公司的DSP为主线回顾了DSP在现代电力电子与交流电机控制系统中应用的发展历程,介绍了新一代电机控制专用DSP及其相关技术的现状,以全数字化电机控制平台为例说明其典型应用,并对DSP在现代电力电子与电机控制领域的发展方向提出展望。

电力电子技术在配电网中的应用

随着城乡电网自动化的发展，采用新的控制手段对配电网进行综合治理已提到议事日程。各种高速、大功率、高可靠性的电力电子装置的出现和在配电系统中的推广应用（ＤＦＡＣＴＳ技术），为提高配电网供电的可靠性和电能质量提供了有力的工具。本文对几种主要ＤＦＡＣＴＳ装置的基本原理及其在配电网中的功能和应用前景作了简要的总结和分析。

MMS技术在电力系统智能电子设备中应用

电力系统中微机综合保护装置和自控装置等智能电子设备IEDs(IntelligentElectronicDevi鄄ces)的功能越来越复杂,不同厂家之间的产品因通信规约不同,造成互通困难。为了解决这些问题,国际标准化组织制定了制造报文规范MMS(ManufacturingMessageSpecification)。MMS采用了面向对象技术,将在变电站自动化系统中广泛应用。介绍了把MMS技术用于电力系统的方法,并用此规范开发了微机综合保护装置。

基于混合智能的新型电力系统运行方式分析决策架构及其关键技术

随着新型电力系统建设,方式编制需要考虑的运行场景数量和计算工作量大大增加,安全稳定机理愈发复杂,安全运行边界的不确定性增强,运行方式调整的难度显著增大。传统基于人工经验的运行方式决策模式难以为继,人工智能提供了新的解决思路,但单纯依靠人工智能方法仍面临样本不足、可解释性差、探索效率低等挑战。聚焦新型电力系统运行方式决策这一具体问题,提出了基于混合智能的新型电力系统运行方式决策研究框架,从运行方式样本生成、安全稳定影响因素分析与边界刻画、运行方式智能调整、模型可解释性与迁移更新4个方面展开分析和探讨,为将混合智能应用于新型电力系统提供可行的技术路径。

基于可信性理论的电力系统运行风险评估——(三)应用与工程实践

提出了基于可信性理论的运行风险评估算法,采用随机模糊变量的期望值表示全系统的运行风险指标。以所提出的算法为基础,开发了风险评估软件,该软件具备串行和并行运行模式,并具有如下特点:①元件级的不确定性包括发电机强迫停运等原发性故障和保护拒动等波及性故障; ②系统评估方法包括充分性评估、稳定性与充分性综合评估;③系统决策分析可为发电计划调整、拉闸限电计划和自动重合闸配置方式等提供风险评估。WSCC 9系统与吉林电网算例说明所提出的方法是合理有效的。由于运行风险系统需要在分布式环境下与EMS等信息系统集成,所以存在跨平台、多厂家和信息安全等技术层面问题。文中给出遵循IEC 61970标准的解决方案,采用了基于CORBA的软总线实现了与调度自动化系统的集成。该软件已在金华地区电网得到应用,证明了所提出的方法的实用性。