赵争鸣:现代电网中的电力电子装置与系统发布时间:2022-09-22 22:51:33 来源:优游平台登录 作者:优游官方app

  作为能源互联网的终端应用,能量收集技术作为一种很有希望的方案被提出。分布式电磁能量收集器是对周围环境中散布的电磁能量进行收集、转换并利用的装置。

  三项关键技术难题(源头):功率半导体器件失效机理及其模型的建立;基于分布杂散参数的瞬态变换拓扑模型及其能量平衡;电磁能量脉冲序列分析及控制。

  技术背景:电力电子装备和系统的基础是基于功率半导体器件的电力电子变流技术;目前的功率半导体器件的额定电压和电流都非常有限,难以满足高压大电流的需要,必须采用器件组合方式。

  主要原因:半导体功率器件内部载流子运动时间快,在微、纳秒时间内完成非线性的开关过程,其运动规律难以掌握;由于功率半导体器件本身参数的离散性,器件组合后的特性非常复杂,参数的微小差异就带来巨大影响。

  需研究的科学问题:研究功率半导体器件的失效模型及其与系统中其他元素之间的互动关系(电气工程学科中的器件科学问题)。

  解决两个问题:(1)建立大容量器件(大功率IGBT、IGCT和功率二极管等)的失效模型;(2)确定大功率器件的特性与装置中其它元素之间的相互制约关系。

  技术背景:电力电子装置中的变流拓扑是实现电能变换的条件,目前主要采用级联式、模块化多电平等结构;功率半导体器件采用快速开关模式以调制输出电量波形和幅值,对外表现出高的电应力di/dt和dv/dt。

  主要原因:器件快速的开关运行模式使得通过其中的电磁能量快速变化,其与连接件中的分布杂散参数联合作用,产生纳、微秒级的浪涌电流和电压;这些杂散参数电磁回路表现出不同时间常数,使得变换中的电磁能量难以平衡。

  需研究的科学问题:考虑杂散参数的主电路瞬态换流拓扑,建立不同时间常数的电磁换流回路的能量平衡关系(电力电子中的电路科学问题)。

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