中南大学电力电子与可再生能源研究所——研究所概况

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      中南大学电力电子与可再生能源研究所(http://pe.csu.edu.cn/)成立于2004年,主要从事电力电子与电力系统的基础理论和应用技术研究,包括电力电子技术与装备、电力电子化电力网络等方面的研究和产品开发,并提供相关技术服务、技术支持和科技成果转让。
        在电力电子技术与装备方面,面向现代电力电子系统绿色、高效、 高可靠性、 高功率密度的迫切需求,研制出多项具有自主知识产权的核心技术,包括矩阵变换器、光伏逆变器、有源电力滤波器、电动汽车充电桩、车载充电器、电池化成电源和三维无线电能传输系统等。尤其在矩阵变换器的拓扑结构、调制理论、控制策略和系统稳定性分析等方面形成了完备的理论体系,突破了矩阵变换器及其应用的关键技术,研制了矩阵变换器的系列产品,填补了国内空白。
        在电力电子化电力网络方面取得了一系列原创性成果,首次揭示了多串联逆变器的自同步机理,提出分散式模块功率均衡技术,颠覆了传统的大规模光伏、储能、高压直流输电、电力电子变压器、舰船电机驱动等场合需要高带宽通信的运行模式,可极大提高系统的可靠性和降低系统成本;揭示了多并联逆变器的广义同步机理,提出统一的多自由度同步控制策略,克服了耦合线路阻抗的影响,保证了全局自治频率同步;揭示了复杂电力网络电压失稳的根源,求解出保障系统稳定性的充要条件,为指导电网规划以及故障条件下网络最优重组提供了理论依据。

        研究团队现有教授5人(博士生导师4人)、副教授5人、讲师2人,博士后2人以及研究生共70余人。近5年来,主持了国家高技术研究发展计划(863计划)课题4项,国家重点研发计划课题1项,国家自然科学基金项目14项,装备预研教育部联合基金项目1项,其它省级和横向项目20余项。获授权发明专利28项,已公开未授权发明专利44项;发表SCI/EI检索论文160余篇,其中在《IEEE Transactions on Industrial Electronics》、《IEEE Transactions on Power Electronics》、《 IEEE Transactions on Power Systems 》和《Automatic》 等国际权威刊物发表SCI论文76篇。并获中国有色金属工业科学技术一等奖和教育部高等学校科学研究优秀成果奖-自然科学二等奖各1项。

        研究所拟通过科学管理和技术创新,实现了产、学、研、用的紧密结合,为企业和用户提供了高性价比的高科技产品和技术攻关,对提高我国能源利用效率,实现国家“节能降耗减排”目标具有重要意义。

早期科研项目

国家高技术研究发展计划(863计划)课题(1项)

       “绿色”高效电力变换装置——矩阵变换器技术研究(编号:2009AA05Z209)

国家自然科学基金项目(2项)

       双级矩阵变换器系统建模及应用关键技术研究(编号:60674065)
       基于矩阵变换器的双馈风电系统电网故障处理对策及优化运行研究(编号:60804014)

博士点基金项目(1项)

       基于双级矩阵变换器的风力/柴油联合双馈发电系统研究(编号:20090162110059)

湖南省自然科学基金项目(1项)

       基于矩阵变换器- 直接转矩控制融合的交流调速新方法及关键技术研究(编号:05JJ30102)

湖南省科技攻关计划项目(1项)

       矩阵变换器-异步电动机一体化产品组合控制研究(编号:05GK3035)

 

主要研究方向


      
矩阵变换器
本实验自2005开始一直从事阵变换器研究及其应用工作。矩阵式变换器是一种新型、绿色交-交功率变换器。它具有无需中间直流储能环节,能四象限运行,具有优良的输入电流波形和输出电压波形和可控的功率因数等诸多优点。矩阵式变换器已成为电力电子技术研究的热点之一,具有着广泛的应用前景,有望成为新一代功率变换装置的主流。
       风力发电:面对日益严重的能源危机问题,目前,风力发电是最为有效的解决办法之一。自从2007年开始,本小组开始风力发电技术相关研究,并正着手将矩阵变换器应用到风力发电系统当中,开辟矩阵式变换器的新的应用方向,促进风力发电技术的发展。
       光伏发电:光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电的优点是较少受地域限制,因为阳光普照大地;光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设同期短的优点,自2008开始,本实验室开始光伏发电技术研究,目前已拥有2千瓦功率的光伏发电实验设备一台,日前正在进行风光互补发电技术的研究。