科创研究院2018十一科研营:电力电子与电气工程方向(基于模块化多电平变流器的柔性直流输电系统仿真)

理工 2018-07-28 14:59:11

 科创研究院2018十一科研营

电力电子与电气工程方向(基于模块化多电平变流器的柔性直流输电系统仿真)

 

项目简介

基于模块化多电平变流器(MMC)的柔性直流输电技术是当今电力电子与电气行业的最前沿技术,MMC作为柔性直流输电的主要构成部分是本项目重点研究的内容。本项目首先对直流输电的发展历程进行介绍,使学生了解直流输电的行业背景、发展趋势、柔性直流输电技术的优缺点。

 

其次介绍柔性直流输电原理及MMC的运行原理,主要内容为MMC的拓扑、运行方式、优缺点、存在问题以及目前的解决方案,使学生了解MMC的特性,同时对MMC的两种典型应用进行介绍:基于MMC的柔性直流输电系统以及基于MMC的智能电力路由器。

 

第三部分内容首先介绍两电平变流器的数学模型推导方法,然后根据此方法来让学生独立推导得到MMC的数学模型,从而使学生掌握电力电子变流器数学模型的推导方法,为推导变流器控制策略打下基础。

 

第四部分内容为MMC控制策略介绍,首先对控制原理、控制器构建方法、电压源变流器的可控机理进行讲解,然后让学生自己设计MMC的控制策略,锻炼学生构建控制器的能力;然后介绍两种常见控制器比例积分(PI)及比例谐振(PR)控制器、常用滤波器等方面的知识,使学生能够熟练运用常见的控制器及滤波器,在介绍控制器以及滤波器的离散化方法,使学生掌握控制器以及滤波器的实现方法。第五部分主要是协助学生完成系统仿真,首先介绍Psim的使用,通过两电平变流器的仿真实例来让学生熟悉仿真软件的使用以及通过比分析变流器实时仿真与数字仿真的区别来掌握控制器的离散化方法,随后辅导学生构建MMC的仿真模型、快速仿真模型,完成功率器件的损耗仿真,最后以组为单位构建基于MMC的柔性直流输电系统的仿真。第六部分为系统工程部分介绍,重点介绍MMC的功率模块拓扑、阀段构成、控制保护系统的整体架构、所使用的电子器件(DSP、ARM、Power PC以及FPGA)以及各自的编程环境,使学生了解控制保护功能的实际实现方法,了解硬件语言。此项目的最终目的是培养学生建立开展科学研究的方法,提高学生发现问题解决问题的能力,提高学生使用仿真软件的能力。本项目最后的作业为“基于MMC的两端柔性直流输电系统的设计及仿真报告”,并通过团队报告形式进行交流。

 

此实习项目专门为计划申请电气工程、电力电子、自动化等学科的学生所设计。学生将跟随导师一同工作,实际进行大功率电力电子变流器以及基于MMC的柔性直流输电系统的仿真工作,最后利用所学知识完成基于MMC的柔性直流输电系统的系统设计及前期仿真工作。实习结束后,导师会根据学生表现出具推荐信。

 

项目内容

本实习项目为基于模块多电平变流器的柔性直流输电系统仿真。

在实习过程中,指导老师全程带领学生进行该科研项目的各个环节。通过参与该项目,学生可以了解如何系统地进行功率变频器的科研工作。

 

师资背景

任职教师为知名研究所助理研究员,主要研究方向为大功率变频器。发表论文10余篇,其中包括IEEE期刊2篇,国内顶级期刊2篇,发明专利6项,参与完成项目为:面向智能配电网的电力电子变压器,中国南方电网云南鲁西±350 kV/1000 MW背靠背异步联网工程,国家重点研发计划虚拟同相柔性供电系统研究和国家重点研发计划10 kV/3 MVA电力电子变压器研究等项目。

 

招生对象及要求

大二以上优秀本科生及部分优秀高中生,计划申请电气工程、电力电子、自动化等相关专业,为了让学生可以更好的完成科研项目,项目组会以笔试和面试的形式对学生进行筛选。

 

行程安排

时间:10.1-10.7

日期

时间

项目进度

Lab相关

10月1日

下午

外地学生入住酒店,破冰活动,自我介绍,学生分组,导师进行项目简介

 

10月2日

上午

直流输电发展历程及柔直介绍

文献阅读、Psim软件使用

下午

仿真软件介绍

10月3日

上午

MMC工作原理及实际工程中存在的问题

Psim实现简单仿真,仿真报告

下午

变流器可控机理及仿真实现

10月4日

上午

MMC数学模型建模方法及调制策略

Psim中MMC模型构建,系统参数设计报告

下午

文献阅读及Psim仿真

10月5日

上午

MMC控制策略

构建MMC完整的仿真模型,仿真报告

下午

基于MMC的柔性直流输电系统控制策略

10月6日

上午

MMC热仿真及控制器离散化方法

数字仿真报告

下午

基于MMC的柔性直流输电实际工程介绍

10月7日

上午

项目结题,分组展示

Psim中基于MMC的柔直系统仿真演示

下午

总结与展望

备注:实际行程安排顺序可能会根据特定原因进行调整

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