新能源高滲透與電動(dòng)汽車等柔性負(fù)荷接入下，對(duì)其中能量變換環(huán)節(jié)的性能要求提出了新的挑戰(zhàn)。

本團(tuán)隊(duì)圍繞交直流能量變換器這一核心裝備展開研究，提出了高效數(shù)字孿生建模方法、多工況下并網(wǎng)換流器控制轉(zhuǎn)換判據(jù)、基于多維變量協(xié)同控制的性能提升技術(shù)等技術(shù)，并研發(fā)了大功率能量變換器樣機(jī)。團(tuán)隊(duì)以期發(fā)揮變換器靈活性優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)交直流輸配電系統(tǒng)高效高可靠運(yùn)行。

研究?jī)?nèi)容1：大功率交直流能量變換器廣義穩(wěn)態(tài)模型

背景意義：大功率交直流能量變換器內(nèi)部電氣量交互耦合復(fù)雜難以分析

研究?jī)?nèi)容：分析了換流器內(nèi)部電氣量交互耦合關(guān)系，推導(dǎo)建立了描述各電氣量時(shí)域變換特點(diǎn)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，基于能量平衡等式建立未知量求解方法。

科研創(chuàng)新：提出了一種大功率交直流能量變換器的廣義穩(wěn)態(tài)模型建模方法，計(jì)算誤差小于千分之五，為換流器運(yùn)行分析、參數(shù)設(shè)計(jì)、性能優(yōu)化提供研究基礎(chǔ)。

研究?jī)?nèi)容2：三端口模塊化多電平換流器低壓兩極平衡

背景意義：三端口模塊化多電平換流器缺少不改變中壓狀態(tài)的低壓直流側(cè)兩極平衡方法

研究?jī)?nèi)容：分析了三端口換流器低壓直流側(cè)功率平衡與橋臂電壓、中壓功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立了三端口換流器雙自由度共差模耦合的數(shù)學(xué)模型，使三端口換流器能通過子模塊調(diào)整橋臂電壓分配實(shí)現(xiàn)低壓直流側(cè)兩極平衡。

科研創(chuàng)新：提出了一種雙自由度共差模耦合的三端口換流器低壓直流兩極平衡方法，通過對(duì)稱接線結(jié)構(gòu)消除低壓不平衡對(duì)中壓系統(tǒng)的影響，根據(jù)低壓直流電壓的共差模分量及中壓功率的共差模方向自動(dòng)調(diào)整子模塊的橋臂電壓輸出，實(shí)現(xiàn)兩極平衡。

研究?jī)?nèi)容3：新能源并網(wǎng)換流器連續(xù)運(yùn)行與控制技術(shù)

背景意義：高密度風(fēng)/光/儲(chǔ)及電動(dòng)汽車大量接入城市電網(wǎng)，改變傳統(tǒng)的輸配電形式

研究?jī)?nèi)容：針對(duì)電網(wǎng)及城市面臨的可再生能源消納問題，從城市源荷協(xié)調(diào)潛在應(yīng)用場(chǎng)景出發(fā)，基于并網(wǎng)換流器技術(shù)的控制優(yōu)勢(shì)，對(duì)不同類型源荷并網(wǎng)和協(xié)調(diào)需求，提出針對(duì)性控制策略。

科研創(chuàng)新：提出用于多類型新能源并網(wǎng)協(xié)調(diào)能力提升的針對(duì)性協(xié)同優(yōu)化控制策略，為多類型源荷在電網(wǎng)中的優(yōu)化運(yùn)行提供理論基礎(chǔ)。

研究?jī)?nèi)容4：多段式模型預(yù)測(cè)控制

背景意義：傳統(tǒng)模型預(yù)測(cè)控制設(shè)計(jì)復(fù)雜，計(jì)算量大，阻礙了其在多目標(biāo)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

研究?jī)?nèi)容：分析了換流器內(nèi)部電氣量交互耦合關(guān)系，推導(dǎo)了離散化數(shù)學(xué)表達(dá)式；在保持交流側(cè)電流精確跟蹤的同時(shí)，基于一種新的環(huán)流抑制策略實(shí)現(xiàn)環(huán)流抑制。

科研創(chuàng)新：提出了一種多級(jí)模型預(yù)測(cè)控制方法，該方法保留了傳統(tǒng)模型預(yù)測(cè)控制的優(yōu)點(diǎn)，并減少了PI控制器的使用，顯著提高了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，對(duì)直流供電領(lǐng)域提供了可行控制方法。

研究?jī)?nèi)容5：下一代大容量風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率變流技術(shù)

背景意義：模塊化多電平變流器在基于永磁同步發(fā)電機(jī)的兆瓦級(jí)風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)領(lǐng)域顯示出巨大的潛力。

研究?jī)?nèi)容：在d-q框架數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，綜合考慮了模塊化多電平換流器和永磁同步電機(jī)之間的電氣量相互作用，提出了一種連接到基于永磁同步發(fā)電機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的模塊化多電平換流器的穩(wěn)態(tài)分析方法。

科研創(chuàng)新：提出了一種與基于永磁同步發(fā)電機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)相連的模塊化多電平換流器穩(wěn)態(tài)分析方法，為基于永磁同步發(fā)電機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中使用的模塊化多電平換流器的參數(shù)設(shè)計(jì)以及運(yùn)行優(yōu)化研究提供了基礎(chǔ)。

研究?jī)?nèi)容6：大功率風(fēng)功率變換器電容需求降低方法

背景意義：大功率風(fēng)功率變換器需要大電容，會(huì)增加換流器的成本和占地面積

研究?jī)?nèi)容：分析了子模塊電容電壓的影響因素，提出了一種恒電容電壓紋波控制方法，通過注入循環(huán)電流的二次諧波分量，可以抑制子模塊電容器的電壓紋波。

科研創(chuàng)新：提出了一種恒電容電壓紋波控制方法，與傳統(tǒng)方法相比，子模塊電容電壓紋波降低了百分之二十 ，可以降低電容器的成本、體積和重量，提高換流器的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。