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中国电机工程学报 2024年第2期44卷 561-572,I0010页

作者：姚雅涵熊永新姚伟林思齐周泓宇文劲宇强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 湖北省武汉市430074

随着风电渗透率升高,系统惯量降低,许多国家在其电网导则中要求风电场需具备主动频率支撑能力。然而,风电场受到地理位置分布、风速风向、尾流效应等影响,风电场内风速分布不均,风机运行状态各异,所具备的调频能力不尽相同,且存在转子... 详细信息

随着风电渗透率升高,系统惯量降低,许多国家在其电网导则中要求风电场需具备主动频率支撑能力。然而,风电场受到地理位置分布、风速风向、尾流效应等影响,风电场内风速分布不均,风机运行状态各异,所具备的调频能力不尽相同,且存在转子动能限制,风电场提供频率支撑过程中存在风机功率不合理的分配问题。因此,该文提出了一种适应于风电场的自适应分布式快速频率支撑协调控制,在兼顾安全性的同时充分利用风电场调频能力,提升频率调节效果。该控制主要包括以下3部分:首先,提出考虑风机状态的一致性分布式协调控制,实现频率支撑功率的合理分配;在此基础上,加入考虑风电场状态和频率事件严重程度的自适应控制,保证风电场运行稳定性;随后,在风电场提供频率支撑后的转速恢复阶段采用了预设恢复控制,缓解二次频率跌落问题。最后,通过含风电的四机两区域系统验证所提自适应分布式控制策略相对于集中式控制及固定系数的分布式控制均有更好的调频表现。

关键词：风电调频自适应控制分布式控制一致性算法二次频率跌落

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基于模糊逻辑控制器的液态金属电池组两级均衡系统

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中国电机工程学报 2020年第12期40卷 4024-4032页

作者：张娥徐成王晟王康丽蒋凯电气与电子工程学院强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074

液态金属电池是面向电网大规模储能应用近年发展起来的一类低成本、长寿命的新型储能电池技术。电池均衡管理是电池组安全、高效运行的基本保障,该文针对液态金属电池低电压、大电流特性,设计基于电感和变压器的两级混合均衡系统。通过M... 详细信息

液态金属电池是面向电网大规模储能应用近年发展起来的一类低成本、长寿命的新型储能电池技术。电池均衡管理是电池组安全、高效运行的基本保障,该文针对液态金属电池低电压、大电流特性,设计基于电感和变压器的两级混合均衡系统。通过MATLAB/Simulink平台搭建液态金属电池模型以及电池组均衡系统仿真模型。在采用基于荷电状态(state of charge,SoC)的均衡控制策略中引入模糊逻辑控制器,提高了电池组的均衡效率。经过在静置工况和动态工况下仿真表明所提出的均衡方案能够有效改善电池组的不一致性,提高电池组的可用容量。另外,在静置工况下与单级均衡电路相比,所提出的均衡方案均衡时间缩短了91.6%。

关键词：液态金属电池均衡系统荷电状态模糊逻辑控制器不一致性

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半导体脉冲功率开关器件综述

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中国电机工程学报 2022年第23期42卷 8631-8651页

作者：梁琳颜小雪黄鑫远卿正恒杨泽伟尚海强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 湖北省武汉市430074

该文对应用于脉冲功率领域的特种半导体开关器件进行综述,具体包括反向开关晶体管(reversely switched dynistor,RSD)、漂移阶跃恢复二极管(drift step recovery diode,DSRD)和快速离化晶体管(fast ionization dynistor,FID)。上述半导... 详细信息

该文对应用于脉冲功率领域的特种半导体开关器件进行综述,具体包括反向开关晶体管(reversely switched dynistor,RSD)、漂移阶跃恢复二极管(drift step recovery diode,DSRD)和快速离化晶体管(fast ionization dynistor,FID)。上述半导体开关器件从时间尺度上分别对应微秒级、纳秒级和皮秒级,研制材料包括硅基(Si)和碳化硅基(SiC)。该文介绍相关器件的工作机理、关键技术和应用情况,以及部分研究进展,并对未来的发展趋势进行展望。

关键词：半导体开关脉冲功率反向开关晶体管漂移阶跃恢复二极管快速离化晶体管

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基于阻抗角差异性的柔性直流电网耐过渡电阻快速保护方案

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中国电机工程学报 2020年第11期40卷 3537-3547页

作者：蓝童琨任师铎李银红段献忠强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 湖北省武汉市430074

柔性直流电网快速保护方案在高阻故障下普遍存在死区问题,而后备保护在速动性上又有所欠缺,使得高阻故障难以得到快速、准确的判别。针对上述问题,该文展开耐过渡电阻快速保护方案研究。通过对区内高阻故障与区外金属性故障下线路端口... 详细信息

柔性直流电网快速保护方案在高阻故障下普遍存在死区问题,而后备保护在速动性上又有所欠缺,使得高阻故障难以得到快速、准确的判别。针对上述问题,该文展开耐过渡电阻快速保护方案研究。通过对区内高阻故障与区外金属性故障下线路端口阻抗模值的相似性分析,揭示保护死区存在的原因,并进一步探究两类故障下线路端口阻抗角的差异性。利用交叉小波变换(cross wavelet transform,CWT)对阻抗角差异性进行提取,设计识别区内高阻故障的保护判据,提出耐过渡电阻快速保护方案。最后,在PSCAD/EMTDC四端柔性直流电网模型中对所提保护方案进行验证,仿真结果表明,该保护方案可实现快速、准确的高阻故障判别,无需线路两端通信,并具备较强的鲁棒性。

关键词：柔性直流电网快速保护耐过渡电阻阻抗角差异性交叉小波变换

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一种抑制奇数多电平变换器共模噪声的通用调制策略

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中国电机工程学报 2022年第13期42卷 4695-4705页

作者：陈嘉楠蒋栋孙伟裴雪军强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 湖北省武汉市430074

多电平变换器在中高压系统中具有广阔的应用前景,但是其产生的共模电压仍然是一个关键问题。此外,现有的基于矢量合成消除共模电压的方法复杂且不通用,尤其是对于电平数较多的情形。因此,文中提出一种基于载波比较的通用方法来消除调制... 详细信息

多电平变换器在中高压系统中具有广阔的应用前景,但是其产生的共模电压仍然是一个关键问题。此外,现有的基于矢量合成消除共模电压的方法复杂且不通用,尤其是对于电平数较多的情形。因此,文中提出一种基于载波比较的通用方法来消除调制引起的共模电压。该方案简单且通用,适用于任何配置为奇数电平的多电平变换器。对于(2N+1)电平变换器,控制器输出的三相参考电压线性转换为3个伪参考电压,并与N个层叠的载波进行比较,得到3个伪脉宽调制(pulse width modulation,PWM)信号。这3个伪PWM信号成对相减得到最终的三相PWM信号,正是伪PWM信号成对相减保证了共模电压的消除。所提出的技术方案只需要简单的载波比较和数学四则运算,而不需要进行电压矢量的选择和合成等复杂过程。在配置为五电平、七电平和九电平的三相变换器上进行实验,验证所提出方法的有效性。

关键词：多电平变换器脉宽调制载波层叠共模电压

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基于广义凸包不确定集合的数据驱动鲁棒机组组合

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中国电机工程学报 2020年第2期40卷 477-487页

作者：张艺镨艾小猛方家琨仉梦林姚伟文劲宇强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 湖北省武汉市430074

在鲁棒机组组合中,如何描述新能源出力不确定性对其决策的经济性有着重要的影响。针对这一问题,该文提出一种基于数据驱动的广义凸包不确定集合建模方法,并将该不确定集合应用到两阶段的鲁棒机组组合中。该方法可有效考虑新能源出力的... 详细信息

在鲁棒机组组合中,如何描述新能源出力不确定性对其决策的经济性有着重要的影响。针对这一问题,该文提出一种基于数据驱动的广义凸包不确定集合建模方法,并将该不确定集合应用到两阶段的鲁棒机组组合中。该方法可有效考虑新能源出力的时空相关性,从而降低决策的保守性,提高运行的经济性。首先利用新能源出力的历史数据,建立可适应数据的不确定集合描述模型,从而提取新能源多时空出力极限场景;然后基于所提取的极限场景,构建两阶段鲁棒机组组合模型,并利用列和约束生成算法对其进行求解;最后结合IEEE14节点系统与IEEERTS-79系统验证所提模型与算法的有效性。

关键词：新能源鲁棒机组组合时空相关性数据驱动广义凸包

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基于多谐振控制器和电容电流反馈有源阻尼的PWM变换器电流环参数解耦设计

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中国电机工程学报 2013年第27期33卷 44-51,8页

作者：吕永灿林桦杨化承罗咏强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 湖北省武汉市430074

基于电容电流反馈有源阻尼的LCL型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变换器并网电流控制中,通常采用多谐振比例谐振(proportional resonant,PR)控制器来实现静止坐标系下正弦电流给定的无静差跟踪和抑制电网电压特定次谐波影响。针... 详细信息

基于电容电流反馈有源阻尼的LCL型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变换器并网电流控制中,通常采用多谐振比例谐振(proportional resonant,PR)控制器来实现静止坐标系下正弦电流给定的无静差跟踪和抑制电网电压特定次谐波影响。针对电流环控制器复杂、参数多、设计难的问题,采用频率域理论分析电容电流反馈系数和准PR控制器各参数对电流环性能的影响。在此基础上,提出一种电流环控制器参数解耦简化解析设计方法,根据稳定性、稳态误差和相位裕度要求,分别设计电容电流反馈系数及PR控制器相对谐振增益系数和比例系数。该设计方法简化了控制器参数之间的耦合关系,且多采用解析计算,不需要反复试凑。实验结果验证了所提出的参数解耦解析设计方法是可行和有效的。

关键词： LCL滤波器有源阻尼电容电流反馈多谐振准PR控制器

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串联锂离子电池组均衡拓扑综述

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中国电机工程学报 2021年第15期41卷 5294-5310页

作者：蔡敏怡张娥林靖王康丽蒋凯周敏电气与电子工程学院强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074

锂离子电池是广泛应用于电网、电动汽车、商用及家用储能系统的重要储能电池技术,其中电池组均衡管理技术是电池组安全、高效运行的重要保障。文中对串联锂离子电池组均衡拓扑结构的研究进展进行综述。首先介绍电池均衡系统及其发展历程... 详细信息

锂离子电池是广泛应用于电网、电动汽车、商用及家用储能系统的重要储能电池技术,其中电池组均衡管理技术是电池组安全、高效运行的重要保障。文中对串联锂离子电池组均衡拓扑结构的研究进展进行综述。首先介绍电池均衡系统及其发展历程,其次分别介绍基于电容、基于电感、基于变压器和基于变换器的均衡拓扑结构的工作原理及其优缺点,重点阐述均衡电路从拓扑原型改进和发展的过程。然后比较主、被动均衡基本均衡拓扑结构的性能,并分析不同工况下均衡拓扑结构的选择、设计及改进的思路和方法。最后,结合电池均衡系统的发展需求,提出均衡拓扑结构进一步的研究方向。

关键词：储能电池串联锂离子电池组电池管理系统均衡拓扑综述

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基于混合型MMC主动信号注入的直流故障自适应重合闸方法研究

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中国电机工程学报 2020年第12期40卷 3867-3877页

作者：蔡普成向往周猛倪斌业文劲宇强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 湖北省武汉市430074

采用架空线的柔性直流输电系统是解决大规模清洁能源并网外送的有效方案,但架空柔直系统发生瞬时性直流短路故障概率较大,需配置有效的快速重启方法以增强架空柔直系统的利用率。常规的故障重启方法在重合闸于永久性故障时,会对柔直系... 详细信息

采用架空线的柔性直流输电系统是解决大规模清洁能源并网外送的有效方案,但架空柔直系统发生瞬时性直流短路故障概率较大,需配置有效的快速重启方法以增强架空柔直系统的利用率。常规的故障重启方法在重合闸于永久性故障时,会对柔直系统中的关键设备产生二次过电流冲击,甚至会损坏某些关键设备,也降低了直流电网的利用率。该文提出一种基于混合型MMC主动信号注入的直流故障自适应重合闸方法,通过在混合型MMC极控制器中加入故障性质辨识控制模式,在故障隔离后向直流系统主动注入特征信号进行故障性质判别,避免重合闸于永久性故障,提高系统安全性。该方法抗噪声干扰能力强,具有较好的工程应用价值。在PSCAD/EMTDC平台搭建含耦合型机械式直流断路器的混合型MMC直流输电系统的电磁暂态模型,仿真验证所提方法的正确性和有效性。

关键词：架空柔直电网自适应重合闸故障性质判断换流器主动注入信号

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增材制造技术在电机中的应用综述

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中国电机工程学报 2022年第1期42卷 385-405页

作者：王润宇李大伟范兴纲曲荣海强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 湖北省武汉市430074

增材制造技术(即3D打印)因具有高设计自由度、高材料利用率、高成形效率和精度等优势,逐渐成为高效轻质高功率密度电机设计与制造的研究热点。该文旨在对3D打印电机的性能及其应用作系统性综述。首先,对3D打印电机的发展脉络进行简要概... 详细信息

增材制造技术(即3D打印)因具有高设计自由度、高材料利用率、高成形效率和精度等优势,逐渐成为高效轻质高功率密度电机设计与制造的研究热点。该文旨在对3D打印电机的性能及其应用作系统性综述。首先,对3D打印电机的发展脉络进行简要概括。其次,分别对3D打印铁心、磁钢、绕组,以及散热和机械支撑结构的研究现状进行总结,并与传统工艺加工的样件进行性能对比。随后,介绍了适用于增材制造的结构设计方法——拓扑优化。最后,根据目前的研究情况归纳了3D打印电机未来的发展趋势和面临的挑战。

关键词：增材制造 3D打印电机拓扑优化高功率密度发展趋势和挑战

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