柔性特高压交流试验电源的机理分析与优化控制方法研究

The mechanism analysis and optimal control method of flexible UHV AC test power supply are the important fundament research subjects. Based on the proposed flexible UHV AC test power supply and the preliminary researched accomplishment, this project focuses on the mechanism, topology optimization and control method. For one thing, the frequency and energy characteristic theory analysis of flexible UHV AC test power supply is to be researched. The topology optimal method is to be proposed from effectively reducing the capacity of intermediate excitation voltage transformer, improving the output voltage signal’s purity of the device and enhancing system reliability etc. For another, the control methods of device’s output voltage and DC side voltage are to be researched based on the theory analysis, which promoting the overall performance of the control system. This project will promote the basic theory research progress of flexible UHV AC test power supply, and the achievements obtained will directly provide theoretical guidance for further popularization and application of the flexible UHV AC test power supply.

柔性特高压交流试验电源的机理分析和优化控制方法是亟需研究的重要基础课题。项目在课题组提出的柔性特高压交流调频谐振试验电源概念及前期研究的基础上，重点研究基于电力电子系统的柔性特高压交流调频谐振试验电源机理、拓扑结构和控制方法。一方面研究柔性特高压交流调频谐振试验电源的频率和能量特性，并从有效降低中间励磁升压变压器容量、有效提高调频调压信号源输出电压信号纯净度和有效提升系统可靠性等方面提出装置拓扑结构优化方法。另一方面在理论分析基础上，研究装置输出电压信号和直流侧电压控制方法，提升装置控制系统的整体性能。本课题将推动柔性特高压交流试验电源基础理论研究的进步，取得的成果直接为柔性特高压交流调频谐振试验电源的进一步推广应用提供理论指导。

本项目完成了柔性特高压交流调频谐振试验电源机理分析、优化拓扑结构和控制方法方面的研究，包括机理分析、方法设计、理论结论及仿真实验结果等方面的内容。分析了柔性特高压交流调频谐振试验电源的频率特性和能量特性机理；提出了一种级联多电平的优化拓扑结构，建立了其整流和逆变部分的数学模型，并分别提出了引入电容电压平衡的双闭环控制策略和多环控制策略，有效降低了中间励磁升压变压器容量、提高了调频调压信号源输出电压信号纯净度。提出了特高压交流试验变压器局部放电试验方法以及进行了缓冲电路参数的多目标优化设计。搭建了仿真分析平台和实验室样机平台，并对本项目的研究内容进行了验证。