變模態柔性變流器理論

《變模態柔性變流器理論》是依託浙江大學，由呂征宇擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：變模態柔性變流器理論
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：呂征宇
• 項目類別：面上項目

項目摘要

變流器已普遍套用於人類生產和生活的方方面面，變流效率直接關係到能源使用效率，為此世界各國競相努力，採用最佳化拓撲與控制、新材料和新結構的元器件等種種手段，不斷刷新變流效率新記錄。然而，新能源發電等場合還要求變流系統能在寬廣範圍（電流/電壓/負載變化）條件下滿足高效、可靠工作。研究和工程套用均表明，用傳統變流器應對這一挑戰相當不容易。為此，在分析國內外相關研究和總結自然科學基金柔性變拓撲技術成果基礎上，本項目提出變模態柔性變流：不改變電路連線關係、不設專門投切開關，僅通過改變變流模態，主動轉換為最適應當前環境的拓撲形式及工作模式。它比變拓撲變流要靈活，能更充分地利用電路資源，切換過渡也更為快速、平穩，學術思想屬於原始創新。項目拓寬了柔性變流研究領域，豐富和實踐柔性變流學術思想，以高效、可靠、寬範圍變流特色滿足新能源發電與新能源動力的特殊要求，並促進電力電子系統集成技術的發展。

結題摘要

本項目提出了“變模態柔性變流”的學術思想：不改變電路連線關係、不設專門投切開關，僅通過改變變流模態，主動轉換為最適應當前環境的拓撲形式及工作模式，以適應變流系統在寬廣範圍（電流/電壓/負載變化）條件下高效、可靠工作的要求。項目系統性地研究了變模態變流的理論與關鍵技術，在多樣化的柔性變流形式的基礎上，更廣泛地探索了有價值的柔性變流拓撲、與之相適應的模態控制方法、變模態變流的電路生成及性能評價方法。 本

項目研究取得了理論成果及套用驗證：

1、變模態柔性變流器構造方式分類、模態切換實現電路狀態的柔性過渡精確控制方法；

2、通過多種變模態的套用實施案例研究，證明了多模態柔性變流的參數優越特性和廣泛適應性、多個變模態拓撲相互結合能夠產生相輔相成的更好綜合效果。

主要成果

主要成果概括如下：

1、變模態柔性變流器構造方式分類。從拓撲維度、調製維度、參數維度等多個維度研究了變模態柔性變流其的構造方式，以及由多個兼容活動子拓撲合成有效的變模態變流電路途徑，為變模態柔性變流提供了理論依據和拓展方向。

2、模態切換中電路狀態柔性過渡的精確控制方法。具體有：對於N脈波變拓撲相控整流器，以電流預測控制使串聯和並聯模態之間實現平穩過渡；對LLC變流器雙模態變流器，利用PI值的數控策略使全橋工作模態與半橋工作模態的切換過程更加平穩。

3、通過多種變模態的套用實施案例研究，證明了多模態柔性變流的優越性和廣泛性。具體包括：一種用於風電的變模態的多脈波變拓撲相控整流器；一種用於電子照明的新穎帶可變諧振腔的高壓鈉燈與LED兼容性驅動器；一種用於新能源高效率寬輸入電壓範圍全橋/半橋LLC變模態平滑切換；一種寬輸入電壓/輸出負載LLC變流器變模態控制。

4、通過一種變模態的高效率無橋PFC變換器的研究，證實了多個變模態拓撲相互結合能夠產生相輔相成的更好綜合效果。 變模態變流充分地利用了電路資源，以高效、可靠、寬範圍變流特色滿足新能源發電與新能源動力的特殊要求，豐富和實踐柔性變流學術思想，拓寬了柔性變流研究領域，並為電力電子系統集成技術發展與產業化實現提供嶄新平台。

結合項目研究，培養碩士4名，博士4名；已經發表的主要論文有SCI論文6篇，EI論文9篇，其中相關性強論文5篇。得發明專利授權3份，受理（初審合格）1份。出席IEEE國際學術會議11人次，每年多人次參加國內學術交流。項目組成員獲浙江省科學技術一等獎一項。