检索结果-内蒙古大学图书馆

高电压技术 2025年第2期51卷 876-889页

作者：王乐衡孙凯郑泽东李驰巫以凡毕大强清华大学电机系新型电力系统运行与控制全国重点实验室北京100084

随着碳化硅金属-氧化物-半导体场效应管(silicon carbide metal-oxide-silicon field effect transistor,SiC MOSFET)功率器件的市场规模逐渐增大,对快速、准确的SiC MOSFET器件电路仿真模型的需求持续增多。然而,现有的SiC MOSFET模型... 详细信息

随着碳化硅金属-氧化物-半导体场效应管(silicon carbide metal-oxide-silicon field effect transistor,SiC MOSFET)功率器件的市场规模逐渐增大,对快速、准确的SiC MOSFET器件电路仿真模型的需求持续增多。然而,现有的SiC MOSFET模型尚不完善,无法兼顾电流-电压特性的高准确度和高收敛性,且对米勒电容在低漏源电压区域的变化特性建模存在较大误差。为此,提出了一种考虑米勒电容分层耗尽的数据手册驱动型SiC MOSFET模型。首先,在已有文献中不分段电流源模型的基础上,修正模型表达式,提高了电流-电压特性准确度。接着,基于对米勒电容分层耗尽特性物理过程的分析,建立了优化的米勒电容模型以描述全偏压下的电容-电压特性。模型参数可以完全通过数据手册按照参数提取方法和步骤提取,并分析了静态参数变化对动态特性产生影响的机制。最后,以SiC MOSFET器件C3M0021120D为研究对象,在LTspice中搭建器件模型和仿真电路,并与静态特性测试及双脉冲动态特性测试结果进行对比。实验结果表明:所提模型的预测误差均在10%以内,验证了所提模型的有效性,体现了该模型具有被应用于碳化硅电力电子变换器设计与评估的潜力。

关键词：器件建模 SiC MOSFET 收敛性参数提取米勒电容静态特性动态特性

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基于改进热分析和变换器协同设计的大功率高频变压器高速全局优化方法

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中国电机工程学报 2025年第1期45卷 228-238,I0019页

作者：易哲嫄孙凯刘增杨新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

大功率高频变压器是电力电子变压器中的核心部件,其优化设计的全局最优性和计算速度都是关键问题。文中提出基于改进热分析和变换器协同设计的大功率高频变压器高速全局优化方法。针对优化中耗时占比很高的热分析,提出基于换热-热传导... 详细信息

大功率高频变压器是电力电子变压器中的核心部件,其优化设计的全局最优性和计算速度都是关键问题。文中提出基于改进热分析和变换器协同设计的大功率高频变压器高速全局优化方法。针对优化中耗时占比很高的热分析,提出基于换热-热传导两步仿真的改进热分析方法,保证热分析精度的同时,提升热分析计算速度。仿真结果表明,提出的热分析方法与传统方法准确度相似,而计算速度大幅提升。此外,优化过程中,将变换器电路参数与变压器参数共同考虑,引入更多优化变量,从而形成全局优化模型,提升设计方案的优异性;并采用改进热分析方法和遗传算法以提升计算速度,保证了全局优化模型的可计算性。综合以上措施,最终形成系统的大功率高频变压器高速全局优化设计方法。通过一个具体的案例设计和实验结果验证提出的优化方法的有效性。

关键词：大功率高频变压器高速全局优化热分析变换器协同设计遗传算法

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面向海上风电高效利用的水下抽水蓄能容量优化配置分析

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电网技术 2024年第4期48卷 1428-1434,I0009,I0010页

作者：王晰苏开元谢小荣新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

为应对以海上风电为代表的海洋新能源并网挑战,水下抽水蓄能(underwater pumped hydro storage,UPHS)受到日益广泛的关注。然而,现有UPHS研究聚焦点距能源电气领域较远,尚无对现实储能工程的容量配置和规划的深入分析。针对此问题,立足(... 详细信息

为应对以海上风电为代表的海洋新能源并网挑战,水下抽水蓄能(underwater pumped hydro storage,UPHS)受到日益广泛的关注。然而,现有UPHS研究聚焦点距能源电气领域较远,尚无对现实储能工程的容量配置和规划的深入分析。针对此问题,立足(准)稳态视角,围绕水下抽蓄的容量优化配置开展研究。首先,明确海上风电-UPHS系统结构,基于水下抽蓄原理与风电出力特性建立系统模型;之后,以最大化投资收益为目标,构建UPHS容量优化配置模型,求解目标算例风速条件下风电机组、水下储能的最佳容量与实时出力;最后,围绕UPHS关键参数对规划结果的影响开展对比分析。结果表明,水下储能的引入可以大幅提升远海风电场的建设规模与投资收益;同时建设尺寸、利用小时数等储能参数亦会对规划结果产生多角度影响。

关键词：水下抽水蓄能水下储能容量配置海上风电

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经LCC-HVDC输电送出系统单端混合等值计算

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中国电机工程学报 2024年第14期44卷 5441-5450,I0001页

作者：王宾何小才新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

现有电网换相换流器型高压直流输电(line commutated converter based HVDC,LCC-HVDC)输电系统动态等值计算依赖于送受端电压同步实时量测,无法实现经LCC-HVDC输电送出系统的单端暂态等值计算。论文基于直流系统动态相量等值计算框架,... 详细信息

现有电网换相换流器型高压直流输电(line commutated converter based HVDC,LCC-HVDC)输电系统动态等值计算依赖于送受端电压同步实时量测,无法实现经LCC-HVDC输电送出系统的单端暂态等值计算。论文基于直流系统动态相量等值计算框架,提出仅基于逆变侧单端交流电压信息的经LCC-HVDC直流输电送出系统的等值计算方案,论证整流侧准稳态模型+逆变侧动态相量模型的混合等值计算框架的可行性,解决换相失败准确判别等关键问题,仿真对比分析了多场景故障,证明所提出的计算框架在送端交流系统信息缺失的情况下,能实现受端交流线路故障暂态大扰动下经LCC-HVDC输电送出系统响应的准确实时计算。

关键词：高压直流输电动态相量单端等值换相失败

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面向海上风电高效利用的水下抽水蓄能建模与控制

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电网技术 2024年第10期48卷 4167-4173,I0063页

作者：王晰苏开元谢小荣新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

水下抽水蓄能(underwater pumped hydro storage,UPHS)是一种适应海洋环境的新型储能方法。针对此前UPHS模型较为粗略且适用范围窄的问题,构建了水下抽蓄的水力-机械-电气多环节暂态模型并开展相关研究。首先,分析推导UPHS各组成部分(... 详细信息

水下抽水蓄能(underwater pumped hydro storage,UPHS)是一种适应海洋环境的新型储能方法。针对此前UPHS模型较为粗略且适用范围窄的问题,构建了水下抽蓄的水力-机械-电气多环节暂态模型并开展相关研究。首先,分析推导UPHS各组成部分(水泵水轮机、调速器、电机、变流器)的物理模型;其次,分别设计了原动机和并网变流器的控制策略;最后,在单机并网和配合海上风电联合外送两种情形的多样化工况下对UPHS进行电磁暂态仿真,验证了模型的可靠性及其应用于海上风电外送功率平抑的有效性。

关键词：水下抽水蓄能暂态模型全功率变频控制水下储能海上风电

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计及频率动态分布性的新能源机组惯量需求分析

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中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3500-3507,I0013页

作者：马宁嘉谢小荣李浩志赵靖新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

随着新能源渗透率的提高,电力系统惯量水平逐步下降,频率稳定问题日益突出。为保障系统安全稳定运行,新能源机组应提供惯量支撑,该文提出计及频率动态分布性的新能源机组惯量需求的分析方法。首先,从频率稳定角度阐述了对新能源机组提... 详细信息

随着新能源渗透率的提高,电力系统惯量水平逐步下降,频率稳定问题日益突出。为保障系统安全稳定运行,新能源机组应提供惯量支撑,该文提出计及频率动态分布性的新能源机组惯量需求的分析方法。首先,从频率稳定角度阐述了对新能源机组提出惯量需求的重要意义;其次,明确新能源机组惯量的定义和计算方法;然后,构建反映时空分布特性的电力系统频率响应模型;再而,提出新能源机组惯量需求的分析方法及流程;最后,基于算例系统验证惯量需求分析方法的有效性。

关键词：新型电力系统新能源惯量需求频率动态

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高空风力发电系统能量捕获及变换技术：现状与展望

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中国电机工程学报 2024年

作者：姜阳陆超袁志昌郭佩乾刘迪新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系)

高空风能系统(high altitude wind energy system，HAWES)具备有功出力稳定、容量系数高、可移动性强以及环境友好等特点，是新能源领域备受关注的方向之一。尽管其应用潜力巨大，当前HAWES技术研究与应用仍处于初级阶段，示范应用相对... 详细信息

高空风能系统(high altitude wind energy system，HAWES)具备有功出力稳定、容量系数高、可移动性强以及环境友好等特点，是新能源领域备受关注的方向之一。尽管其应用潜力巨大，当前HAWES技术研究与应用仍处于初级阶段，示范应用相对较少，并网容量有限。为此，本文首先对国内外采用HAWES技术的示范应用开展了系统梳理与分析，重点关注HAWES中的系留电缆、电机—风力机组、电力电子变换器(power electronic converter，PEC)和储能装置等能量捕获及变换设备，对各核心装备及其控制方法进行了总结与综述。结合现有风电并网技术与大容量电力电子设备方案，提出了采用中压交流发电—中压直流输电技术的万米级大容量HAWES技术方案，分析系留电缆、永磁同步电机(permanent magnet synchronous generator，PMSG)与PEC设备设计需求与难点，并提出了能量捕获及变换系统中电气设备的设计需求和技术路线。最后，对万米级大容量HAWES并网方案的应用前景进行了展望。

关键词：高空风能系统系留电缆永磁同步电机电力电子变换器直流传输新能源并网

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水下储能技术综述与展望

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电网技术 2023年第10期47卷 4121-4130页

作者：王晰 Jan SHAIR 谢小荣新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

储能已成为新型电力系统发展建设中的重要内容。海上风电、波浪能、潮汐能、水面光伏等形式的新能源的兴起,使水下亦成为需要储能施展作用的环境之一。在诸多手段中,水下压缩空气储能和水下抽水蓄能是2种有望在水下实现电网规模能量存... 详细信息

储能已成为新型电力系统发展建设中的重要内容。海上风电、波浪能、潮汐能、水面光伏等形式的新能源的兴起,使水下亦成为需要储能施展作用的环境之一。在诸多手段中,水下压缩空气储能和水下抽水蓄能是2种有望在水下实现电网规模能量存储的可行方案。文章首先简要盘点了现有的多种水下储能方式——包括水下的电化学储能、重力储能、浮力储能等,并着重关注水下压缩空气储能(underwater compressed air energy storage,UCAES)与水下抽水蓄能(underwater pumped hydro storage,UPHS)2项技术;之后,文章论述了UCAES与UPHS的基本原理,分析二者的研究进展和挑战;最终,该文归纳比较了二者已有的工程实例和未来前景,对于水下抽蓄还从可行地点选址的角度展望了其在中国的建设潜力。

关键词：水下储能水下压缩空气储能水下抽水蓄能储能

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一种可反映电缆全类型故障的相模变换矩阵

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电力系统保护与控制 2025年第6期53卷 42-50页

作者：王植王宾烟台小亨运帷电力技术有限公司山东烟台264000 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京100084

相模变换是实现三相耦合电力系统故障分析的基础。相模变换矩阵结构的差异性将直接影响故障辨识的快速性、准确性和基于单一模量进行故障类型辨识的有效性。针对现有相模变换提取的模故障分量不能反映所有故障类型的问题,提出一种可反... 详细信息

相模变换是实现三相耦合电力系统故障分析的基础。相模变换矩阵结构的差异性将直接影响故障辨识的快速性、准确性和基于单一模量进行故障类型辨识的有效性。针对现有相模变换提取的模故障分量不能反映所有故障类型的问题,提出一种可反映全类型电缆故障的故障分量相模变换矩阵。首先,基于电缆的物理结构,对电缆进行故障暂态特征模量分析,总结各等效导体间的耦合特征。然后,结合均匀换位电缆线路参数的数学特征,提出一种可反映全类型电缆故障的故障分量相模变换矩阵,并分析各模量的传输路径和衰减特性。最后,以某配网系统为例,在PSCAD中进行仿真验证。结果表明:所提解耦矩阵能有效解耦电缆系统,解耦出的单一模量即可以反映电缆的全故障类型,且波速度稳定、衰减小,适用于电缆测距。

关键词：相模变换电缆线路故障检测行波测距

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自主可控的功率半导体器件仿真工具研发进展(一):二维计算的精度

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高电压技术 2025年第1期51卷 21-30,I0002,I0003页

作者：庄池杰石清元林波彭晞雨吴丹刘志成李立施连军任李鑫纪瑞朗余占清吴锦鹏魏晓光曾嵘新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京100084 北京怀柔实验室北京101400 清华大学能源互联网创新研究院北京100084

功率半导体器件是电力电子装备电流开断和电能转换的核心。作为全球最大的功率半导体消费国,中国功率器件自给率低,严重依赖进口,亟需自主化突破。功率半导体器件仿真软件作为器件多物理场分析、设计优化的必备工具,研发难度大、周期长... 详细信息

功率半导体器件是电力电子装备电流开断和电能转换的核心。作为全球最大的功率半导体消费国,中国功率器件自给率低,严重依赖进口,亟需自主化突破。功率半导体器件仿真软件作为器件多物理场分析、设计优化的必备工具,研发难度大、周期长、见效慢。国内使用的功率半导体TCAD软件几乎全部由Synopsys、Silvaco等国外公司垄断。作为国产替代的第一步,自2019年以来,团队按照“先追赶、再并跑、最后超越”的思路,开展功率半导体器件国产仿真工具的研发工作。该文在分析功率器件物理模型、求解难点的基础上,介绍了自主可控的功率半导体器件二维仿真工具的初步研发进展,与垄断商业软件Synopsys TCAD Sentaurus Device计算结果开展了详细比对,在测试的算例和物理模型上,自研软件二维计算的精度向国际垄断商业软件看齐。

关键词：功率半导体器件仿真工具二维漂移扩散模型国产替代

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