基于高频大功率分离式平面线圈耦合传能的配网电力电子变压器关键技术研究
批准号:
52067010
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
鲁思兆
依托单位:
学科分类:
电力电子学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
鲁思兆
中文摘要
为满足分布式能源的大规模接入,兼具电压变换、电气隔离、功率调节与控制和分布式能源接入等多种功能的电力电子变压器( PET)将成为未来配电网中的关键设备。本项目以基于高频大功率分离式平面线圈耦合传能的配网PET为研究对象,研究高频大功率分离式平面变压器的构造机理和关键参数的设计优化及杂散参数的提取方法,适用于高频大功率分离式平面变压器的谐振补偿网络及模块化DC-DC变换器中功率器件宽范围内软开关的实现方法,基于高频大功率分离式平面变压器的多个模块化DC-DC变换器串并联条件下的功率均衡控制方法和冗余容错控制策略。本项目旨在为配网PET实现高频、高效、高隔离电压的功率变换提供新的理论和方法。项目的研究将解决基于高频大功率分离式平面线圈耦合传能的配网PET中的若干关键问题,形成相应的分析、设计理论体系,为我国PET设备的制造提供一种有竞争力的解决方案。
英文摘要
In order to accommodate the large-scale distributed energies, the power electronic transformer (PET), which has the functions of voltage conversion, electrical isolation, power regulation and control and distributed energies integration, will become the key equipment in the future distribution power grid. In this project, the distribution power grid PET based on the high-frequency high-power split planar coils coupling power transfer is taken as the research object. The construction mechanism, key parameters design and optimization and the stray parameters extraction method of the high-frequency high-power split planar transformer are studied. The resonance compensation network which is suitable for the high-frequency high-power split planar transformer and the control methods which guarantee the power devices to realize wide soft switching range in the modular DC-DC converter are investigated. The power balance control method and the redundant fault tolerant control strategy of the input-series-output-parallel-connected modular DC-DC converters based on the high-frequency high-power split planar transformer are proposed. The purpose of this project is to provide a new theory and method for the distribution power grid PET power transfer with high frequency, high efficiency and high isolation voltage. The outcomes of the project will solve some key issues in the distribution power grid PET based on the high-frequency high-power split planar coils coupling power transfer, form the corresponding analysis and design theoretical framework, and provide a competitive solution for the PET equipment manufacturing in China.
为满足分布式能源的大规模接入,兼具电压变换、电气隔离、功率调节与控制和分布式能源接入等多种功能的电力电子变压器(PET)将成为未来配电网中的关键设备。本项目以基于高频大功率分离式平面线圈耦合传能的配网PET为研究对象,研究高频大功率分离式平面变压器的构造机理和关键参数的设计优化及杂散参数的提取方法,适用于高频大功率分离式平面变压器的谐振补偿网络及模块化DC-DC变换器中功率器件宽范围内软开关的实现方法,基于高频大功率分离式平面变压器的多个模块化DC-DC变换器串并联条件下的功率均衡控制方法和冗余容错控制策略。本项目根据申请书中所列的研究按计划逐步进行,执行情况良好。本项目的重要结果及关键数据包括:建立了在特定电气参数约束下分离式平面变压器电磁参数计算的一般方法以及其关键参数的设计、选取原则和杂散参数的提取方法,优化后的分离式平面变压器实现了120kW的最大功率输出,99.31%的DC/DC峰值效率以及99.13%的满载效率,分离式平面变压器功率密度高达24.9kW/L,可实现42kV RMS的隔离电压;明确了分离式平面变压器采用漏感谐振型S-S补偿网络具有设计简单、所用元器件数少、系统效率高和开关器件电流有效值小等优点,采用该补偿网络结构时,等价于CLLC谐振变换器,同时通过参数设计和调频控制可实现功率器件宽范围内的软开关;提出了新型多端口PET拓扑结构及其功率控制方法,提出了SiC/Si混合式PET的故障容错控制方法;完成了80kW和120kW分离式平面变压器样机的制作及实验测试平台的搭建,完成了三级式模块化配网PET小功率样机的搭建。根据研究成果本项目发表期刊论文5篇,其中已被SCI检索期刊论文3篇(发表于IEEE Transactions on Power Electrons),EI检索1篇(发表于中国电机工程学报),录用待SCI检索1篇(发表于IEEE Transactions on Power Electrons);发表国际国内会议6篇,均为EI检索;申请发明专利6项。共培养电力电子和高电压方向研究生10名。
基于两级式SST的新型电动汽车快速充电系统关键技术研究
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批准号:52477190
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项目类别:面上项目
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资助金额:49.00万元
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批准年份:2024
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负责人:鲁思兆
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依托单位:
面向配电网的新型多端口电力电子变压器关键技术研究
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批准号:51707088
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2017
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负责人:鲁思兆
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依托单位:
国内基金
海外基金