新能源高渗透与电动汽车等柔性负荷接入下，对其中能量变换环节的性能要求提出了新的挑战。

本团队围绕交直流能量变换器这一核心装备展开研究，提出了高效数字孪生建模方法、多工况下并网换流器控制转换判据、基于多维变量协同控制的性能提升技术等技术，并研发了大功率能量变换器样机。团队以期发挥变换器灵活性优势，实现交直流输配电系统高效高可靠运行。

研究内容1：大功率交直流能量变换器广义稳态模型

背景意义：大功率交直流能量变换器内部电气量交互耦合复杂难以分析

研究内容：分析了换流器内部电气量交互耦合关系，推导建立了描述各电气量时域变换特点的数学表达式，基于能量平衡等式建立未知量求解方法。

科研创新：提出了一种大功率交直流能量变换器的广义稳态模型建模方法，计算误差小于千分之五，为换流器运行分析、参数设计、性能优化提供研究基础。

研究内容2：三端口模块化多电平换流器低压两极平衡

背景意义：三端口模块化多电平换流器缺少不改变中压状态的低压直流侧两极平衡方法

研究内容：分析了三端口换流器低压直流侧功率平衡与桥臂电压、中压功率的对应关系，建立了三端口换流器双自由度共差模耦合的数学模型，使三端口换流器能通过子模块调整桥臂电压分配实现低压直流侧两极平衡。

科研创新：提出了一种双自由度共差模耦合的三端口换流器低压直流两极平衡方法，通过对称接线结构消除低压不平衡对中压系统的影响，根据低压直流电压的共差模分量及中压功率的共差模方向自动调整子模块的桥臂电压输出，实现两极平衡。

研究内容3：新能源并网换流器连续运行与控制技术

背景意义：高密度风/光/储及电动汽车大量接入城市电网，改变传统的输配电形式

研究内容：针对电网及城市面临的可再生能源消纳问题，从城市源荷协调潜在应用场景出发，基于并网换流器技术的控制优势，对不同类型源荷并网和协调需求，提出针对性控制策略。

科研创新：提出用于多类型新能源并网协调能力提升的针对性协同优化控制策略，为多类型源荷在电网中的优化运行提供理论基础。

研究内容4：多段式模型预测控制

背景意义：传统模型预测控制设计复杂，计算量大，阻碍了其在多目标控制系统中的应用。

研究内容：分析了换流器内部电气量交互耦合关系，推导了离散化数学表达式；在保持交流侧电流精确跟踪的同时，基于一种新的环流抑制策略实现环流抑制。

科研创新：提出了一种多级模型预测控制方法，该方法保留了传统模型预测控制的优点，并减少了PI控制器的使用，显著提高了系统动态响应速度，对直流供电领域提供了可行控制方法。

研究内容5：下一代大容量风力发电机功率变流技术

背景意义：模块化多电平变流器在基于永磁同步发电机的兆瓦级风能转换系统领域显示出巨大的潜力。

研究内容：在d-q框架数学模型的基础上，综合考虑了模块化多电平换流器和永磁同步电机之间的电气量相互作用，提出了一种连接到基于永磁同步发电机的风能转换系统的模块化多电平换流器的稳态分析方法。

科研创新：提出了一种与基于永磁同步发电机的风能转换系统相连的模块化多电平换流器稳态分析方法，为基于永磁同步发电机的风能转换系统中使用的模块化多电平换流器的参数设计以及运行优化研究提供了基础。

研究内容6：大功率风功率变换器电容需求降低方法

背景意义：大功率风功率变换器需要大电容，会增加换流器的成本和占地面积

研究内容：分析了子模块电容电压的影响因素，提出了一种恒电容电压纹波控制方法，通过注入循环电流的二次谐波分量，可以抑制子模块电容器的电压纹波。

科研创新：提出了一种恒电容电压纹波控制方法，与传统方法相比，子模块电容电压纹波降低了百分之二十 ，可以降低电容器的成本、体积和重量，提高换流器的运行经济性。