新能源集成发电系统关键技术基础研究

A single-stage current mode integrated inverter with high voltage transmission ratio, a single-stage quasi-z-source integrated inverter with high voltage transmission ratio and a single-stage multi-input integrated inverter as well as their multi-unit integrated principle and method, new energy generating system, energy management control strategy are first proposed in this project. The key technologies fundamental such as the multi-unit integrated principles and method, circuit configuration and topology families, the energy management control strategies, the principle characteristics, and the design criteria of circuit parameters of the three kinds of new energy integrated generating systems will be fully investigated in theoretical analysis, simulation and principle experiment, and the principle experiment prototypes of three kinds of integrated generating systems will be provided. The feasibility and advancement of the proposed three kinds of single-stage integrated inverter, and their multi-unit integrated principles and method, the new energy generating systems, and the energy management control stategies will be verified by the simulation and principle experiment. The proposed three kinds of integrated generating systems have advantages of simple circuit configuration, single stage power conversion, high power density, high conversion efficiency, high reliability, and low cost etc. The research results will lay key technical foundation on the realization of excellent perforance new energy generating systems. It is expected that more than 18 high-level papers wll be published in authoritative journals and international conferences, 1 work will be published, more than 20 invention patents will be authorized, 1 postdoctor, 8 PhD students and 15 postgraduate students will be trained, and the international academic exchanges will be participated in 15 person-time.

首次提出了单级大升压比电流型集成逆变器、单级大升压比准Z源集成逆变器、单级多输入集成逆变器及其多单元集成原则与方法、新能源发电系统和能量管理控制策略，对构成三类新能源集成发电系统的多单元集成原则与方法、电路结构与拓扑族、能量管理控制策略、原理特性、电路参数设计准则等关键技术基础进行深入理论分析、仿真与原理实验研究，提供三类集成发电系统原理实验装置。仿真与原理实验将证实所提出三类单级集成逆变器及其多单元集成原则与方法、新能源发电系统、能量管理控制策略的可行性和先进性，所提出的三类集成发电系统具有电路结构简洁、单级功率变换、功率密度高、变换效率高、可靠性高、成本低等优点。研究成果将为实现优良性能的新能源集成发电系统奠定关键技术基础，在权威期刊和国际会议发表高水平论文18篇以上，出版学术专著1部，授权发明专利20项以上，培养博士后1名、博士生8名和硕士生15名，参加国际学术交流15人次。

与高压小电流的串联光伏组件相比，低压大电流的并联光伏组件具有输出P-U特性多峰值现象少、对地漏电流小、用电安全性高、可靠性高等优点，适合于低压中小容量太阳能光伏发电系统。光伏、风力、燃料电池等单一新能源发电通常存在电力供应不稳定、不连续、随气候条件变化等缺陷，为了提高供电系统的稳定性和灵活性，实现能源的优先利用和充分利用，需要采用多种新能源联合供电的分布式发电系统。因此，开展单级高增益逆变器和单级多输入逆变器及其新能源发电系统具有重要的理论价值和应用前景。. 本项目首次提出了单级高增益电流型、单级高增益准Z源逆变器和并联分时供电、串联同时供电、多绕组分时/同时供电三类单级多输入逆变器及其新能源发电系统与能量管理控制策略，对所提出的三类单级逆变器及其新能源发电系统的多单元集成原则与方法、电路结构与拓扑族、能量管理控制策略、原理特性、电路参数设计准则等关键技术进行了深入的理论分析、仿真与实验研究，获得了重要结论。单级高增益电流型逆变器和单级高增益准Z源逆变器是分别通过中心抽头储能电感、磁集成阻抗来提升电压增益，而单级多输入新能源发电系统分别由一个并联分时供电型、串联同时供电型、多绕组分时/同时供电型单级多输入逆变器与一个蓄电池单级隔离充放电变换器在交流输出侧并接构成。设计并研制成功的三类新能源发电系统实验样机，具有单级功率变换、功率密度高、变换效率高、可靠性高、成本低等优点。. 研究成果已在IEEE Trans. on IE、PE、《中国电机工程学报》、IEEE ECCE等期刊和国际会议发表学术论文31篇（SCI、EI收录25篇），出版学术专著1部，授权美国和中国发明专利18件，待授权欧美和中国发明专利7件，培养国家万人计划百千万工程领军人才1名和博士后、博士生、硕士生共计40名，参加国际和全国学术会议各20、59人次，作大会特邀报告2人次，主持国际合作与学术交流1次，正推广应用，为创建省级科研平台、国家一流本科专业和申报电气学科博士点做出重要贡献。