2021年11月19日,中国电机工程学会公布了2021年中国电机工程学会优秀论文评选活动授奖名单,SGO Lab直流研究团队的研究成果《电容换流型直流断路器及其在直流电网的应用》入选一等奖。该论文发表于《中国电机工程学报》2017年37卷4期。另外,SGO Lab有3篇论文入围二等奖和三等奖。
直流断路器(DCCB)是抑制直流电网故障电流的关键设备之一。现有混合型DCCB开断时间短,但是应用于高压大容量柔性直流电网时,存在制造成本高,技术难度大的问题。针对500kV/3kA等级柔性直流电网的混合型DCCB应用,几乎已达到了现有全控型器件(IGBT)的关断能力极限。如果全控型器件参数没有进一步的提升,更高开断容量的混合型DCCB将不得不采用其他开断装置或其他开断原理。传统机械式DCCB通态运行损耗小,但是开断时间相对较长,占地面积相对较大,难以实现紧凑化设计。
为了解决上述矛盾,该论文提出一种基于电容换流原理的电容换流型DCCB。电容换流型DCCB与常规混合型高压直流断路器类似,也采用辅助支路、主支路与吸能支路并联的拓扑方案。与常规混合型DCCB的主支路采用大量IGBT串联不同的是,电容换流型DCCB的主支路采用直流电容与二极管阀串联,从而大大降低了主支路的成本。由于其辅助支路的电力电子阀组耐压需求高于常规混合DCCB,为降低辅助支路的成本与导通损耗,提出了一种辅助支路的电力电子阀组由IGBT阀与晶闸管阀串联而成的方案。通过对拓扑结构的优化设计,在一定程度上降低了直流断路器的成本。论文进一步设计了具备快速重合闸能力及具备双向直流故障隔离能力的改进型电容换流型DCCB拓扑,分析了其开断时序与重合闸时序,推导了开断过程动态方程并研究了各主要元件的参数设计方法。研究表明,电容换流型直流断路器是具有较高应用前景的新一类直流断路器拓扑方案。该文研究成果荣获“第二届直流输电与电力电子创新杯大赛”全国二等奖、“2016年度西电智慧电气杯创新大赛”三等奖。
此次优秀论文评选工作由中国电机工程学会组织。2021年度论文推荐范围为2017-2019年发表在中国公开发行的刊物上的论文,且该期刊在论文推荐截止日期前被中国电机工程学会数字图书馆收录,或者为2017-2019年中国电机工程学会年会优秀论文。推荐工作采取限额推荐办法,共收到推荐论文373篇,其中在系统中通过形式审查的论文共329篇。
本次活动分设电气一次、电气二次、水力发电、火力发电、核电和可再生能源5个专业评审组进行了网评初评和专业组评审,并于2021年11月18日在线组织了评审委员会会议评审,共评出拟授一等奖论文10篇、拟授二等奖论文30篇、拟授三等奖论文60篇。
