[01021448]海岛/岸基大功率特种电源系统关键技术与成套装备及应用

该项目属于电气工程学科领域。海岛与岸基地处国防前哨与对外门户，关系着国家海洋权益、国防安全及领海安全，海岛/岸基大功率特种电源系统是解决国防装备与民用设施等重要负荷高效可靠供电的核心技术与关键装备，是海岛、港口及码头开发的基石和重要保障，对中国实现海洋和港口大国战略意义重大。且国内外均面临着大功率高能量密度快速变换、高可靠运行控制、并联环流与谐振抑制、电源快速切换与远程通讯等共性技术难题，亟待突破。针对国家和国防的重大需求，该项目在国家军口、发改委等项目支持下，历经十年刻苦攻关，突破了多项海岛/岸基大功率特种电源系统共性关键技术，研发出多种特种电源成套装备，并工程应用，取得了多项原创性成果： 针对海岛/岸基大功率特种电源的高能量密度快速变换难题，首创了海岛/岸基AC/DC、DC/AC全控型多电平的模块化双向变换电源结构，实现了高能量密度、高效能量回馈；提出了电压不平衡下AC/DC快速无差拍复合控制方法，使得三相不平衡下直流侧电压纹波。 针对海岛/岸基特种电源高可靠运行控制难题，提出了特种电源的自适应滑模变抗扰动抑制方法，解决了电源参数摄动及负荷冲击等对输出电压的扰动问题，电压稳定度达1.23%；研发了强制对流复合散热、直流层叠母排、防水防尘防盐雾的电路结构设计技术，实现了特种电源在高湿、高温、高盐雾、高雷发区的高可靠性运行。 针对大功率变流器并联引发的环流与谐振问题，发明了多变流器并联的鲁棒下垂与虚拟阻抗多环控制方法，实现了变流器间的功率精确分配、基波与谐波环流抑制，均流误差下降到1%；发明了快速无功支撑的阻容性变流器并联控制方法，解决了冲击性负荷引起母线电压急剧跌落的难题；提出了虚拟阻抗有源阻尼方法，攻克了变流器间阻抗耦合引发串并联谐振的难题，增强了系统稳定性。 发明了虚拟同步电机控制的特种电源快速切换技术，实现了特种电源与柴油机的并离网快速切换，研发了中国首套15MW海岛特种电源成套装备，与国外领先ABB和西门子公司产品相比，防护等级提高到IP54，切换时间从600ms缩减到520μs，研发了符合国防通讯标准的智能化远程监控技术，实现了海岛电源装备的无人值守与远程监控。 研制出国内外首台3MVA低压双向岸电特种电源装备，解决了工频为50Hz港口国家的60Hz稳定供电难题，与国外领先ABB和西门子公司产品相比，综合节能由25%上升到30%；发明了高压模块化级联冗余软开关变换电源结构及其模型预测控制方法，研制出中国首台12.5MVA高压双向岸电特种电源装备，解决了60Hz高压大功率安全供电问题，输出电压谐波总畸变率≤1.2%。 主持制定唯一岸电国家标准1项，获授权发明专利39项、实用新型30项、外观专利8项、软件著作权25项，获中国专利金奖1项，在IEEE/IET等国际权威期刊发表SCI论文42篇，他引147次，被Frede Blaabjerg教授(IEEE Fellow)等国际知名学者引用并高度评价，1篇入选“中国百篇最具影响国内学术论文”。成果经同行专家鉴定为：填补了国内空白，整体技术达到国际先进水平，部分技术指标国际领先。 电源装备产品累计新增产值约59.09亿元，新增利税约18.91亿元，并在南海（南海舰队参谋部、XX驻岛司令部）、东海等多个岛屿及三大船务集团（舟山万邦、中海长兴和中远）等广泛应用，完成单位成为海岛电源唯一制造商，深受用户好评，实现了中国海岛/岸基大功率特种电源系统的跨越式发展。