[00730124]高性能电能质量治理关键技术及系列产品开发与产业化

该项目属于自动控制系统、嵌入式系统技术应用、电力电子技术领域。 电能质量治理装备是解决电网污染、电压波动、用能低效的关键途径，对中国能源安全和经济发展意义重大。中国高能耗重污染用电企业占比高、新能源发展快，电能质量问题尤为严峻，由此造成的年均经济损失至少3400亿元。而传统电能治理装备性能差、电网适应性弱、运维成本高，无法满足中国复杂独特的电网架构和用电环境。为此该项目立足国情，重点突破了无功和谐波检测与控制、中低压拓扑与调制、高压大功率装备制造及运维等三项核心技术，做出了原创性贡献。 1.电网适应型快速精确检测与高效精准补偿关键控制技术。创建了电流内环、电压中环、功率外环、模组均压/环流抑制协同控制环“一锁二检四闭环”非线性控制体系，提出自适应强鲁棒精准锁相方法、滑窗离散傅里叶谐波超快检测方法、高精度准谐振电压控制和零延时模型预测直接电流控制方法，攻克了电网严重畸变时锁相-检测-控制易失效的国际公认难题。实现了对无功和谐波的快速精准补偿，保障了电网安全稳定运行。FGSVG-L100/0.4新产品，动态响应时间比国际顶级产品缩短2/3(4.5ms)，补偿后THDi仅为2.207％，无功补偿率高达96.88％。 2.中低压电能质量治理装备新拓扑与高性能调制及控制技术。发明了电容耦合型无变压器中压混合拓扑及脉冲协同控制技术、共模有源阻尼三电平拓扑及最优零序电压注入PWM策略、大容量治理装备有源阻尼型三电平模组并联拓扑及环流协同无差拍控制方法。攻克了传统拓扑成本高效率低和三电平并联拓扑环流大等固有难题，研制成功系列高效率高精度低成本中低压治理装备，填补了中压无变压器治理装备的国际空白。WX-APF1140-100电容耦合式中压产品效率比有变压器的提高3％、体积降低51％、成本降低26％。FGSVG-L100/0.4有源阻尼型低压产品，效率比国际顶级产品提高0.55％，高达97.55％，零序不平衡度仅为3.35％。 3.高压大功率治理装备先进协同控制方法、集成制造及智能运维关键技术。提出高压大容量巨量功率模组高效协同快速精确均压控制技术、混合式通信新架构与功率器件精准同步驱动及快速保护技术、治理装备先进集成制造技术及紧凑型柔性功率模组优化方案，解决了直流电压利用率低、驱动难同步、通信控制架构繁杂等国际公认难题；提出多源信息融合智能运维与柔性高效快速测试技术。实现了高压大容量系列产品的大规模产业化应用。 该成果获授权国家发明专利28件，软件著作权2件；SCIE、EI收录论文140篇，SCIE他引670次，CNKI他引1118次；起草国家标准2件、团体标准4件。研究成果受到丹麦科学院院士、印度工程院院士、IEEE William E.Newell奖获得者、IEEE Fellow等50余位国际权威专家的引用和高度评价。 自主研制成功57种规格、0.4kV～35kV/±30kvar～±100Mvar电能质量治理装备系列产品，居国际领先水平。产品通过了CE、TÜV、UL、PCCC等国际权威认证，入选国家火炬计划产业化示范项目。近三年累计销售产品容量13.23Gvar，配套光伏电站43.24GW，约占国内新增光伏电站容量33％，居国内首位，且产品远销美洲、亚洲、非洲等地区，近三年新增销售额30.34亿元，新增利润7.43亿元，社会经济效益显著。