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具有高过载能力的模块化换流器
Modular Commutated Converter With High-Overload Capability
Biao Zhao · Lin Wang · Xueyin Zhang · Ruihang Bai 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
本文提出了一种用于高压直流输电的具有高过载能力的新型模块化换流变换器。单开关器件模块（SDM）和高开关频率SDM的组合利用了拓扑的软开关特性以及集成门极换流晶闸管的高浪涌电流能力，使该变换器能够以较低的成本和体积实现短期高过载能力。文中详细介绍了该变换器的拓扑结构、工作原理和器件特性。研制了兆瓦级工程样机，实验结果验证了该方案的可行性。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项模块化换相变流器技术在高压直流输电领域的创新具有重要的战略意义。该技术通过单开关器件模块（SDM）与高频开关SDM的组合设计，巧妙利用软开关特性和集成门极换相晶闸管（IGCT）的高浪涌电流能力，实现了短时高过载能力，这与我们在大规模新能源并网和储能系统中面临的核心挑战高...
解析高压集成门极换流晶闸管的开启电压平台
Decipher Turn-On Voltage Plateau of High-Voltage Integrated Gate Commutated Thyristors
Jinpeng Wu · Jianhong Pan · Chunpin Ren · Jiapeng Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
高压集成门极换向晶闸管（IGCT，反向阻断型）是混合式电网换相换流器抵御换相失败的合适器件。在导通过程中，当电流上升率 $di/dt$ 高达千安每微秒时，会出现电压平台现象。为了解析这一现象的机理和潜在风险，本文聚焦于电压平台的微观过程及影响因素，发现注入空穴不足抑制了空间电荷区的放电过程，从而导致该现象的出现。此外，本文还阐明了其热稳定性和长期可靠性。本文在科学和技术层面均有助于高压 IGCT 器件的研发。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于高压集成门极换流晶闸管（IGCT）开通电压平台现象的研究具有重要的技术参考价值。IGCT作为一种高压大功率半导体器件，在我们的大功率光伏逆变器、储能变流器以及柔性直流输电系统中具有潜在应用前景。 该研究揭示了IGCT在高di/dt（kA/μs级）开通过程中出现电压...
提升基于IGCT的高功率应用中的关断性能——第一部分：超低电压下的异常大电流关断模式与安全工作区扩展
Enhancing Turn-Off Performance in IGCT-Based High Power Applications—Part I: Anomalous High Current Turn-Off Mode and Safe Operating Area Expansion at Ultra-Low Voltage
Jiabin Wang · Lvyang Chen · Xiangyu Zhang · Jiapeng Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
集成门极换流晶闸管（IGCT）以其低导通态电压和高浪涌电流能力而闻名，但历史上，其关断电流能力有限限制了它们的应用。本文研究了IGCT在超低电压条件下的一种异常高电流关断模式。通过全面的理论分析和仿真，证明了IGCT在超低电压下能够实现数倍于其额定电流的关断能力，突破了传统上对严格门极换流条件的要求。这一发现显著扩大了IGCT的安全工作区（SOA），为优化其在高功率应用中的使用提供了新视角。本文的研究结果为姊妹篇论文奠定了基础，姊妹篇论文将利用这一现象探索进一步提高IGCT关断性能的混合开关设计...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于IGCT器件关断性能提升的研究具有重要的战略价值。IGCT作为高压大功率半导体器件，其低导通压降和高浪涌电流能力一直是大型光伏逆变器和储能变流器的理想选择，但关断电流能力不足始终制约着其在超大功率应用场景中的推广。 该研究发现的"超低电压条件下异常高电流关断模式"...
基于中段电缆电抗补偿的远海风电场HVAC输电最优配置
Optimal Configuration of HVAC Transmission With Mid-Cable Reactance Compensation for Far-Offshore Wind Farms
Biao Zhao · Xinwei Shen · Yunfei Du · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年8月
通过中段电缆电抗补偿可显著扩展高压交流（HVAC）系统连接的海上风电场输电距离。本文推导了含中段补偿的电压电流分布解析表达式，识别制约最大传输容量的关键约束；基于DistFlow模型构建考虑电缆电容效应的二阶锥规划（SOCP）优化模型，精确评估额定功率与距离下的传输能力；结合年化等效成本（AEC）方法建立技术经济评估框架，比较不同方案的盈亏平衡距离。结果表明，中段补偿可使HVAC系统盈亏距离延长10至100公里，提升其在远海场景的适用性，并通过敏感性分析识别关键成本驱动因素。
解读: 该远海风电HVAC输电优化技术对阳光电源海上风电储能系统具有重要参考价值。中段电抗补偿方案可延长输电距离10-100公里，为PowerTitan大型储能系统在海上风电场的配置提供优化依据：通过SOCP模型精确评估传输能力，指导ST系列储能变流器的容量配置与无功补偿策略；基于AEC技术经济评估框架，可...
基于虚拟阻抗电流限制的构网型变流器无功特性及故障穿越策略
Reactive Power Characteristics and FRT Strategy for Grid-Forming Converters With Virtual Impedance-Based Current Limiting
Kailun Wang · Qiang Song · Wenhua Liu · Biao Zhao 等5人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年10月
摘要：构网型（GFM）变流器是一种很有前景的可再生能源接入接口。在电网故障期间，GFM 变流器本质上能提供无功功率支撑，而电流限制会显著影响其无功特性，给满足电网规范带来挑战。本研究探讨了基于虚拟阻抗（VI）的电流限制对 GFM 控制无功特性的影响。研究发现，虚拟阻抗可能会导致相位偏移，降低自然和瞬时无功支撑能力，并且由于电流幅值限制，后续的无功响应会与有功功率控制产生耦合。基于这些特性，本文提出了一种改进的故障穿越（FRT）策略。首先，建议使虚拟阻抗角与等效连接阻抗相匹配，这样可继承 GFM ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于构网型（Grid-Forming）变流器的研究具有重要的战略意义。随着高比例新能源接入电网，构网型控制技术已成为光伏逆变器和储能系统的关键发展方向，而该论文针对虚拟阻抗限流策略下的无功特性和故障穿越能力进行深入分析，直击当前技术痛点。 该研究揭示了虚拟阻抗限流会导...