高速动车组综合直流系统的多变流器协同运行理论和方法研究

基本信息
批准号:U1834205
项目类别:联合基金项目
资助金额:229.00
负责人:李武华
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:何湘宁,梅文庆,文宇良,吴建德,李楚杉,吕永灿,王跃,王宇翔,颜晔
关键词:
多变流器自律稳定控制动态功率调控功率/信息融合
结项摘要

As the fast development of modern power electronics technologies, the integrated DC power configuration is recognized as one of the most promising candidates for the high speed train applications due to its clear advantages of high efficiency, light-weight, safety-operation and open connection. This project is conducted by Zhejiang University and CRRC Zhuzhou Locomotive Co. Ltd., which have deep cooperation history and strong capability on fundamental research and industrial applications in traction driver systems. In order to provide the frontier solutions on the great challenges of converter distributed stability and power/signal integration in the DC power configuration for the high speed train applications, the research methodology, including modelling, mechanism exploration, problem-based solution, experimental verification and large-scaled applications, is carried out. The following major research contents are planned to be investigated as follows. (1) The distributed stability modelling and self-stabilizer of power converters will be explored in the DC power structure by considering its time-variable structure. (2) The self-adaptive dynamic power cooperative regulation will be investigated by considering the multi-modality operation of power converters in the DC power structure. (3) The power/signal combination with power converter topologies will be studied to realize the fast and reliable energy and information cooperative transmission. Furthermore, the scaled-down dynamic test platform of the integrated DC power systems in high-speed train applications will be built to verify the effectiveness of the contributions proposed in this project, which could be transferred and employed in the practical high-speed train traction systems. One of the major contributions of this project is to provide the advanced technology for high stability, fast dynamic response and high reliable integrated DC power systems. In addition, some key intellectual properties can be applied to enhance the international competitiveness of China in this area.

随着电力电子技术的快速发展,高效、轻量、安全、开放的综合直流供电方案成为高铁牵引动力系统中的前瞻性和基础性研究。本项目拟通过浙江大学和中车株洲电力机车研究所双方优势互补的强强联合,瞄准高铁动车组综合直流系统中的多变流器组网运行失稳机理、变流器中的功率流与信息流融合机制这两大关键科学问题,以“建模分析→机理探究→方法提出→平台验证→集成应用”为研究思路,重点开展如下研究:①时变结构下的变流器分布式稳定建模分析方法和分散自律稳定控制技术;②多模态复合约束下的多变流器动态功率自适应调控方法;③基于电力电子拓扑理论的变流器功率-信息融合与复用技术,并建立归一化的高速动车组综合直流系统的动模验证平台,推动项目提出的理论方法和关键技术在国内外高铁工程的应用。本项目的开展,将为实现高铁牵引直流供电系统的高稳定性、高速动性和高可靠性提供坚实的理论基础。同时,相关研究成果将形成具有自主知识产权的发明专利,提升我国在该领域的国际竞争力。

项目摘要

高效、轻量、安全、开放的综合直流技术是高铁牵引中的前沿基础研究。本项目针对其面临的高效变流难、稳定控制难、能信融合难等挑战,取得如下创新成果:(1) 提出器件串联型高效混合变流拓扑及其自主均压方法,融合了碳化硅器件高频低损和硅基器件低成本优点;(2) 提出低载波比变流器自律稳控原理,提升了综合直流系统的稳定裕度;(3) 提出基于能量-信息融合的变流器动态功率调配策略,实现了底层变流器的韧性互联。项目资助发表及录用期刊及国际会议论文22篇,其中SCI论文13篇,授权发明专利9项。培养硕博研究生15名。与合作方联合研制了500kW碳化硅串联模组、300kW碳化硅直串型电力电子变压器和3MW中压电机变流器,为高速动车组综合直流系统提供了装备和技术基础。项目负责人2019年获国家“杰青”资助,2020年获教育部“青年科学奖”,作为第一完成人的“多变流器并网系统的分层自律调控与复合功能协同理论和方法”项目获2021年教育部自然科学一等奖,受邀担任IEEE电力电子学会Regional Distinguished Lecturer。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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