2026年 03期
弱电网下并网变流器同步技术综述与展望
张兴;李书鸿;战祥对;孙自祥;王宏羽;随着风电、光伏（PV）等新能源的大规模接入，电力系统正在经历一场以“双高”（高比例可再生能源、高比例电力电子设备）为标志的结构性转型。这一转型给电网运行带来了新的挑战，主要表现为电网强度减弱、系统惯量下降等问题。为应对挑战，并网标准持续提高，深入研究并优化并网变流器的同步并网运行能力，已成为支撑新型电力系统安全稳定发展的关键所在。本文首先阐述了4类并网变流器同步技术的基本结构，重点剖析了开环电压同步、锁相环（PLL）同步及功率同步在实际应用中存在的局限性；随后系统梳理了前3类同步技术小信号稳定性与大扰动工况下的改进方法；接着详细介绍了第4类同步技术——混合同步方式，展示了同步技术的热点研究方向；最后总结4类同步技术各自的优劣势，进一步展望了并网变流器同步技术未来的发展路径。
基于材料性能挖潜的低频变压器减重方法
李昊;赵文彬;赵义焜;本文针对海上风电低频输电系统中变压器体积与重量显著增加的问题，提出了一种基于超高磁感材料与高温绝缘系统的低频变压器减重方法。通过实验研究揭示了27RK090硅钢片在20 Hz低频工况下的高磁感特性及低铁损优势，同时测试了MIDEL 7131合成酯绝缘系统在低频下的相对介电常数。基于材料特性提出四维优化策略：采用高温绝缘系统提升温升，实现铁心无油道设计，优化铁心尺寸；提升绕组电流密度，缩减导线截面积；提高铁心设计磁密，优化铁心截面积；通过结构优化减少漏磁路径。以110 MVA/220 kV变压器为实例验证，优化后的低频变压器较实际工程方案有效材料总重降低25.17%，并通过电场和温度场仿真验证优化方案的可靠性。研究成果为突破海上风电平台空间限制提供了关键技术支撑，推动了低频输电装备的工程化应用。
基于状态的换流阀桥臂与光CT组合维修策略
季一润;袁茜;槐青;赵辰;赵洪山;针对换流阀和纯光电流互感器（光CT）故障容易导致柔性直流工程系统意外停运的问题，提出一种基于状态的预防性换流阀桥臂与光CT组合维修策略。首先，利用比例失效模型来描述换流阀桥臂和光CT合并单元的劣化过程，并设计了状态监测器来表征组件的运行状态；然后，为了确定组件是否需要维修，定义了状态维修阈值函数和机会维修阈值函数；接着，使得单位时间内维修费用最低来确定两个维修阈值函数；最后，利用换流阀与光CT合并单元的历史故障数据和状态监测数据，根据评估指标验证所提策略的有效性。
基于新型可控换相换流器的低压限流控制策略优化研究
刘畅;顾丹珍;李振坤;冯煜尧;新型可控电网换相换流器（CLCC）具备主动换相能力，可避免换相失败，但其控制特性与传统换流器不同，现有低压限流环节（VDCOL）策略在故障恢复阶段难以发挥其对交流电网的支撑作用。为此，本文提出一种适用于CLCC的VDCOL优化策略，以提升直流系统在交流故障及恢复过程中的支撑能力。分析CLCC的可控换相特性，结合VDCOL控制策略，提出基于Logistic函数的AC/DC-VDCOL控制方法。采用PSCAD仿真软件，搭建单极CLCC-高压直流输电（HVDC）系统仿真模型，并在不同工况下对系统的故障恢复过程进行分析。结果表明，所提控制方法能有效抑制直流电流指令的大幅波动，优化故障恢复期间的直流电压与电流特性，提高直流系统对交流系统的支撑能力，显著提高了系统的可靠性和工程可行性。
基于双目标代价函数的改进模型预测控制在T型三电平并网逆变器的应用
耿涛;彭博阳;辛羿霖;冀明杰;王小利;针对T型三电平并网逆变器因实际控制系统存在时延与直流侧分压电容电压中点电位不平衡的问题，提出了基于双目标代价函数的改进模型预测控制（MPC）策略。首先对T型三电平并网逆变器进行了工作原理分析，通过等效电路模型建立了其在α,β坐标系下的无差拍电流预测模型；其次为了实现准确快速跟踪并网电流与中点电位平衡，在T型三电平开关模型的基础上，提出了基于双目标代价函数的优化MPC，并将拉格朗日插值法嵌套至其中；最后在Matlab/Simulink环境下验证了该控制策略的有效性，与单目标代价函数的MPC相比，并网电流总谐波畸变率由4.23%降至1.37%，直流侧分压电容电压在0.04 s内达到平衡，波动率为2.545%。
含恒功率负载的双向变流器下垂控制
吕添一;袁鹏哲;王鹏;米阳;姚楠;随着恒功率负载（CPL）的增加，传统的下垂控制难以协调交直流混合微电网的稳态偏差与切换暂态问题，因此，本文提出一种基于分段下垂控制的双向功率换流器功率自主协调控制策略。首先，直流子网中DC/DC变换器采用改进型P-U2下垂控制策略，交流子网中的DC/AC变换器采用传统P-f下垂控制策略。其次，设计了分段下垂控制方案：在分段Ⅰ阶段引入前馈补偿控制，实现系统频率和直流母线电压的无偏差运行；在分段Ⅱ阶段采用高次幂函数实现控制策略的平滑切换。基于上述设计，通过双向功率换流器自主实施合理的功率交互管理，构建了功率协调控制策略。最后，基于Matlab/Simulink仿真平台建立了仿真模型验证所提控制策略，同时基于RTLAB OP5700实验平台进行了实验验证。
基于矢量替换法的三电平变换器共模电压抑制研究
邹睿;陈昶;马聪;曹志;姜雨枫;在新型电力系统建设背景下，海量分布式能源随机接入对电力电子行业带来了巨大挑战与机遇。电力电子领域中T型三电平变换器已广泛运用在光伏并网系统、电机驱动系统等电气领域的各个方面。T型三电平逆变器在正常工作时会产生幅值与频率较高的共模电压（CMV），影响设备以及电网安全稳定运行。国内外行业标准对电磁兼容性与电磁干扰提出了具体要求，降低CMV显得十分迫切。本文结合模型预测控制易于实现且具有设计灵活、动态响应快等特点，提出了一种基于离散矢量集模型预测控制（DSVM-MPC）的矢量替换策略，来抑制T型三电平变换器运用在电网系统中产生的CMV。该方法能够在不额外添加权重系数的前提下将CMV限制在±U_(dc)/6，且不会给中性点电位带来额外偏移，最后在T型三电平变换器仿真平台上对该方法的可行性和有效性进行了验证。
基于改进换相失败预测的CLCC动态触发角控制策略
程长胜;顾丹珍;李振坤;冯煜尧;基于新型可控电网换相换流器（CLCC）的高压直流（HVDC）输电技术成功解决了常规直流换相失败的问题，为HVDC输电提供了崭新的途径。本文首先建立了CLCC暂态数学模型，分析了有功功率和无功功率变化趋势。然后结合原控制策略中最大触发角和换相失败预测控制（CFPREV）揭示了CLCC交流故障响应特性和局限性。考虑到超前触发角调节范围，提出了改进CFPREV的环节的控制策略，提升有功功率传输，还能一定程度减少换流器吸收无功功率。最后，通过PSCAD/EMTDC的电磁暂态仿真，验证了不同故障类型下该控制策略的有效性。
基于深度学习的柔直换流阀故障检测与诊断技术
马太虎;俎立峰;慕小乐;滕林阳;李文雅;柔直换流阀设备在工业领域具有重要的应用价值，但长期运行中的故障和损坏会导致设备性能下降甚至无法正常工作。为了提高柔直换流阀设备的可靠性和使用寿命，准确诊断设备故障非常重要。基于此，本文提出了一种基于深度学习的柔直换流阀故障检测与诊断技术。该方法通过一维卷积神经网络（1DCNN）、双向长短时记忆（BiLSTM）和时间通道联合注意力模块构建故障诊断模型，利用1DCNN提取时间序列数据的特征，BiLSTM充分挖掘时序数据特征，并通过时间通道联合注意力模块自适应地学习到不同时间和通道上的关键信息，从而能够更准确地诊断多种故障。实验结果表明，所提出的方法相比其他方法具有更高的准确性，比次高方法分别高0.59%、1.3%、1.9%。
基于多核SVDD的柔性配电网故障研判方法
杨坤;鲍若愚;徐斌;随着新型能源渗透率的迅速提升和柔性互联设备的广泛接入，中压配电网结构逐渐趋于频繁的动态变化特性，导致传统故障研判方法难以适应。为此，本文提出一种基于多核支持向量数据描述（SVDD）的故障研判方法。首先，通过TOPSIS-Kmedoids算法对基础拓扑特征进行筛选，根据其对故障研判的影响程度赋予权重形成拓扑敏感特征集；接着引入多核学习技术，将拓扑敏感特征与量测采集深度融合，进一步增强模型对节点异常特征的检测能力并训练SVDD模型；最后，充分考虑拓扑变动情况，采用最短路径核策略对新时戳下SVDD模型的超球边界自适应训练调整，分离存在异常的故障节点。所提方法已在华东某电力公司试点部署，并利用实际配电网数据校核验证，研判准确率达到95.8%，具备良好的鲁棒性和可行性。