国家科技支撑计划重点项目.ppt
2023/6/4,第1页,“十一五”国家科技计划重点项目和国家科技支撑计划重大项目中能源、交通领域有7个项目。其中5个项目与电力电子密切相关：1.电力电子关键器件及重大装备研制2.大功率风电机组研制与示范3.MW级并网光伏电站系统4.汽车开发先进技术5.太阳能热发电技术及系统示范,2023/6/4,第2页,在国家科技支撑计划重大项目“电力电子关键器件及重大装备研制”中，重点支持研制IGBT、FRD及PEBB关键技术，中高压百MVA级链式及多电平变流器，电能质量复合控制技术，分布式供能系统高压变流器及软开关技术，铁路同相供电，机车牵引变流器，城市轨道牵引传动系统及能馈式牵引供电等。共支持7个课题，实施年限为3年,2023/6/4,第3页,（一）研究目标研究和掌握IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、FRD（快恢复二极管）和全套设计技术、生产制造工艺技术、封装技术、试验和检测技术,可靠性和失效分析技术等，为我国电力电子装置提供有自主知识产权的IGBT系列器件。研究和掌握标准化和通用化的电力电子组件(PEBB)的设计和制造工艺技术、集成化的电力电子变流器和PEBB标准单元的设计和制造技术。,课题1 新型电力电子器件及电力电子集成技术,2023/6/4,第4页,（二）研究内容 1.IGBT芯片：研制出75A/12001700V IGBT，研制出100A/12001700V IGBT 2.FRD芯片:研制出75A/12001700V FRD，研制出100A/12001700V FRD。3.IGBT单管:研制出75A100A/1200V IGBT单管。4.FRD单管:研制出75A100A/1200V FRD单管。,课题1 新型电力电子器件及电力电子集成技术,2023/6/4,第5页,（二）研究内容5.IGBT模块:研制出100A/12001700V IGBT模块，研制出400A/1200V IGBT 模块。6.标准化和通用化的电力电子组件(PEBB)系列。1500kW系列PEBB，5个规格。7.集成化PEBB系列。130kW集成化PEBB标准单元，3个规格。8.集成化电力电子变流器。100W、500W和1kW 集成化DC-DC变换器。,课题1 新型电力电子器件及电力电子集成技术,2023/6/4,第6页,（一）研究目标研制出用于电力系统的基于35kV/1700A链式结构高压大容量变流器及其构成的35kV 100MVA 新型静止补偿器；研制出用于冲击性负荷补偿的基于多开关器件（IGCT或IGBT）串联的35kV/400A 三电平高压大容量变流器及其构成的35kV 20MVA 新型静止补偿器。,课题二 中高压、百MVA级链式及多电平变流器与静止补偿器研制,2023/6/4,第7页,（二）研究内容 研究掌握适用于链式结构连接的高压大容量变流器（输出电压1.5kV，电流大于1700A）技术，该变流器具有晶闸管旁路电路、直流侧接高压大容量脉冲电容器，具有简单的低损耗缓冲电路，及直流侧电压平衡调节电路，全部采用光纤输入；研究掌握多链节（20个以上）串联连接技术，使链式变流器能输出35kV电压，可以不经变压器直接接入35kV电网；研究掌握20个以上串联链节脉冲分配及控制技术，使得变流器的工作损耗低、输出电压谐波小，能够确保各链节直流侧电压与平均电压在静态与动态过程中均保持在允许的范围之内；,课题二 中高压、百MVA级链式及多电平变流器与静止补偿器研制,2023/6/4,第8页,研制完成基于35kV/1700A 链式变流器的新型静止补偿器产品，研究掌握其控制与保护技术；研究掌握等效测试技术，可以对高压大功率模块进行有效的测试同时保证测试成本低；研究掌握10个以上的IGBT/IGCT器件串联均压及驱动技术。研究掌握35kV 20MVA三电平或多电平无缓冲或简易缓冲电路变流器的结构设计制造技术与脉冲控制技术；研制完成基于35kV 20MVA 三电平或多电平变流器的静止补偿器产品，研究并掌握其控制与保护技术；研究解决链式变流器及三电平变流器的散热问题。完成编制635kV，几MVA百MVA变流器技术的行业标准建议。,课题二 中高压、百MVA级链式及多电平变流器与静止补偿器研制,2023/6/4,第9页,（一）研究目标 研制2MVA可控电压质量扰动发生装置及其对应的复合电压质量调节装置样机，研制1MVA可控负荷用电品质扰动发生装置及其对应的复合电流质量调节装置样机，为电网电能质量的测量、分析、评估和控制建立基础平台，并提供能有效解决电能质量问题的设备基础。其中，复合电压质量调节装置能实现动态电压恢复（DVR）、有源滤波（APF）、短路电流限制（FCL）及负荷电压调整的多目标控制，大幅度改善敏感负荷的电压质量；复合电流质量调节装置能实现快速补偿负荷的波动有功功率、无功功率和谐波，使系统侧只需向负荷提供单位功率因数、电流波形正弦、没有冲击的有功功率,以有效改善负荷品质，提高电能质量。,课题三 电能质量复合控制技术及装置,2023/6/4,第10页,（二）研究内容 研究大容量可控电压质量扰动发生装置及复合电压质量调节装置，大容量可控负荷用电品质扰动发生装置及复合电流质量调节装置的总体设计技术，包括：电路拓扑设计、装置中电力电子器件的全工况应力计算和分析；大容量换流器的模块化技术；分部件接口技术；冷却与保护技术；器件和模块失效冗余技术；装置控制策略和高效调制算法；装置在复杂系统条件下的适应性设计。,课题三 电能质量复合控制技术及装置,2023/6/4,第11页,（一）研究目标 优先采用我国自主研发的大功率IGCT器件，研制分布式供能系统3MW/6kV高压IGCT并网变流器；掌握高压并网变流器产业化关键技术，形成相应的技术规范和标准建议，实现高压IGCT并网变流器的完全自主知识产权；根据分布式供能系统的特点，研制1.5MW功率等级软开关变流器，掌握大功率并网变流器软开关关键核心技术，并在实际系统中完成运行考核。,课题四：分布式供能系统高压变流器及软开关技术,2023/6/4,第12页,（二）研究内容 研究掌握分布式供能系统3MW/6kV高压IGCT并网变流器技术及高压发电机技术；研究掌握3MW/6kV分布式供能系统高压并网变流器试验平台技术；研究掌握大功率IGCT组件技术和应用技术；研究掌握分布式供能系统1.5MW软开关变流器技术和实验技术。,课题四：分布式供能系统高压变流器及软开关技术,2023/6/4,第13页,（一）研究目标研制基于当代电力电子集成与控制技术的1020MVA同相供电装置样机，为铁路新型牵引供电系统提供设备基础。,课题五 电气化铁路同相供电装置,2023/6/4,第14页,（二）研究内容 研究适用于同相牵引供电系统的牵引变压器接线方式，实现与同相供电装置的最佳配合；研究掌握同相供电系统功率潮流控制技术，使同相供电装置损耗降低、输出谐波小，能够确保输出电压在各种负荷情况下均保持在允许的范围之内，满足IEC相关标准和国标；研究掌握以满足实际需要为约束条件的同相供电系统功率潮流控制器的容量设置优化技术；研究掌握同相供电系统同比常规牵引供电系统的技术经济性评估方法；研究掌握1020MVA同相供电装置制造技术；完成同相供电系统功率潮流控制器的工程化试验，并形成基于同相供电装置的供电设计技术。,课题五 电气化铁路同相供电装置,2023/6/4,第15页,（一）研究目标 完成用于高速(120km/h)货运电力机车的31600kw通用牵引变流器与控制(含辅助变流器)产业关键技术开发和装置研制，为我国高速重载轨道货物运输装备及相关行业提供主流机型。,课题六 高速货运机车牵引变流器研制,2023/6/4,第16页,（二）研究内容 研究掌握牵引变流器主电路最佳拓扑结构、冷却方式、设计与制造技术以及结构设计准则与EMC技术；研究掌握传动控制策略、控制算法，控制器的硬、软件实现技术。,课题六 高速货运机车牵引变流器研制,2023/6/4,第17页,（一）研究目标 完成2MW能馈式牵引供电系统样机的研制；完成2180kW地铁动车用交流牵引传动系统及辅助变流系统样机的研制。总体技术达到国际先进水平，并形成独立设计规范和技术标准。,课题七：城市轨道交通能馈式牵引供电系统及牵引传动系统研制,2023/6/4,第18页,（二）研究内容 研究地铁动车用牵引传动系统（牵引逆变器）的主电路拓扑结构及数学模型仿真；研究掌握牵引传动系统的控制策略、电磁兼容性技术、集成化技术、保护技术、冷却技术和可靠性技术；研究掌握牵引传动系统状态参数监测、故障诊断、传感器网络、防空转防滑行智能控制技术及安全控制技术；研究掌握牵引供电系统模型，牵引供电系统稳定性分析、牵引供电系统故障诊断技及安全保护技术；研究掌握电网能量的智能化管理和网络监测技术；研究掌握大功率PWM整流器技术，包括：主电路拓扑、控制策略、电磁兼容性设计、集成化、冷却、可靠性设计、监测、故障诊断及保护技术。研究掌握大功率PWM整流器、牵引逆变器、牵引电机和辅助变流系统（辅助变流器、辅助电机及控制系统）设计制造技术；形成相应的工程技术规范建议。,课题七：城市轨道交通能馈式牵引供电系统及牵引传动系统研制,2023/6/4,第19页,（二）研究内容 研究地铁动车用牵引传动系统（牵引逆变器）的主电路拓扑结构及数学模型仿真；研究掌握牵引传动系统的控制策略、电磁兼容性技术、集成化技术、保护技术、冷却技术和可靠性技术；研究掌握牵引传动系统状态参数监测、故障诊断、传感器网络、防空转防滑行智能控制技术及安全控制技术；研究掌握牵引供电系统模型，牵引供电系统稳定性分析、牵引供电系统故障诊断技及安全保护技术；研究掌握电网能量的智能化管理和网络监测技术；研究掌握大功率PWM整流器技术，包括：主电路拓扑、控制策略、电磁兼容性设计、集成化、冷却、可靠性设计、监测、故障诊断及保护技术。研究掌握大功率PWM整流器、牵引逆变器、牵引电机和辅助变流系统（辅助变流器、辅助电机及控制系统）设计制造技术；形成相应的工程技术规范建议。,课题七：城市轨道交通能馈式牵引供电系统及牵引传动系统研制,
