一种改进型真空直流限流断路器研究

分析了强迫关断型真空直流断路器的工作原理,采用在真空灭弧室两端反并续流二极管的方法,推迟了真空灭弧室电流过零后两端反向电压出现的时间,提高了真空灭弧室电流的过零关断的可靠性。对该直流限流断路器系统进行理论分析仿真,最后进行实验,实验结果与理论分析一致,说明该限流断路器方案准确、可行。     

4kV/400A真空直流断路器设计

针对4000 V/400 A船舶直流电力系统中额定电流的分断问题,提出一种混合型真空直流断路器的拓扑结构,采用强迫换流原理实现电网侧额定电流的分断。对断路器的结构组成进行设计,分析强迫关断过程,通过计算得到关断参数。通过EMTP仿真软件对关断过程进行仿真,得到仿真波形,在实验室搭建了试验平台,实现了400A电流的关断。试验结果证明,所提出的方案有效、可行。     

混合直流断路器自然换流过程中弧压的测量及建模

混合式断路器的电流转移主要有自然换流和强迫换流两种方式,其中自然换流是在机械开关斥力机构驱动触头分闸过程中产生电弧电压的作用下迫使故障电流由机械开关向半导体开关转移的过程,该阶段电弧电压的大小及变化过程对转移时间有着至关重要的影响。本文通过实验精确测量12kA电流等级下真空电弧电压的大小及变化规律,并利用PSCAD/EMTDC建立电弧电压数学模型,最后将该电流等级下换流时间的仿真计算和实验实测结果进行对比,验证了真空电弧电压模型的可靠性与正确性。     

3KV/200A真空直流断路器的优化设计

针对直流电力系统中额定电流的分断问题,本文提出一种真空直流断路器的拓扑结构,采用自然换流原理实现电网侧额定电流的分断。同时对断路器的结构组成进行优化设计,分析自然换流关断过程,通过计算得到关断参数。通过EMTP仿真软件对关断过程进行仿真,得到仿真波形,并在实验室搭建了300V/200A小比例试验平台,成功实现了200A电流的关断。最后实验结果与仿真拟合分析,结果证明,所提出的方案有效、可行,可用于断路器的参数的设计。     

一种混合直流真空断路器参数设计方法

为合理设计混合直流真空断路器各支路器件参数,以提升开断故障电流速动性及可靠性.本文首先针对自然换流阶段支路杂散参数及主回路电流上升率对转移速度的影响进行研究,确立了半导体开关型号及连接方式;随后通过LC单频振荡回路使半导体开关电流过零,为确保该强迫换流阶段半导体开关两端反向承压时间大于其固有关断时间使其够可靠关断,对换流电容和换流电感参数进行了优化;最后从吸能角度出发确立了压敏电阻特性参数.基于该设计方法进行了20kA电流等级试验并取得高效分断性能.     

基于晶闸管的混合式断路器关断可靠性分析研究

混合式断路器中的晶闸管器件工作于脉冲大电流工况。短路分断过程中,在反向脉冲注入下,电流下降率极高,导致正向导通过程中储存的载流子得不到复位。另一方面,在系统短路电流作用下,晶闸管会很快承受正向电压,若此时还未恢复正向阻断特性,就会导致短路分断的失败。本文通过搭建数学模型,分析了强迫换流投入时刻、换流电容值以及换流电感值对晶闸管关断可靠性的影响。结果表明通过减小强迫换流支路的投入时间以及增大换流电容值,可以显著提升混合式断路器短路分断的可靠性。     

大功率IGCT并联关断过程分析及其试验验证

新型大功率半导体器件集成门极换流晶闸管IGCT具有极短的关断时间和较低的通态损耗,是固态断路器中半导体器件的理想选择.本文详细分析了固态断路器中并联IGCT的关断过程,对影响并联IGCT关断过程电流分配的因素进行了总结,通过试验对理论分析进行了验证.     

一种混合式直流断路器设计方法

针对一种典型的混合式直流断路器,本文提出了优先进行"零电流换流过程设计",随后进行"零电压换流过程设计"的设计方法。以8 k V/4k A的混合式直流断路器为例,针对预期短路电流160 k A且短路时间常数为7 ms的工况,基于该方法成功实现了短路分断时间不超过1.8 ms且分断峰值电流不超过40 k A的设计指标。该方法对混合式直流断路器的设计具有一定的指导意义。     

一种低压船用固态直流断路器研究

本文介绍了一种基于宽禁带器件SiC JFET的船用固态直流断路器的拓扑和工作原理.结合建模仿真与实际工况,研究了主开关器件、缓冲电路、限压耗能电路等主要元件的参数设计方法.研制了一种375 V固态直流断路器原理样机,针对短路故障进行了开断试验,并给出了试验波形.结果表明该固态直流断路器具有快速关断短路电流的能力.     

宽幅压大功率软开关SEPIC变换器的实验分析

本文研究了宽幅压条件下大功率SEPIC变换器的工作特点及其软开关的参数设计,通过分析得出其软开关实现条件,并在此基础上运用MATLAB进行仿真和参数优化。通过搭建实验平台,测算了宽幅压条件下加入软开关后的相关电流电压参数和系统效率,实验证明该电路能很好的实现主、辅开关管的零电压零电流开通和关断,损耗低,传输效率高,是大功率场合下船用高效率幅压直流变换器的方案选择之一。     

IGBT动态di/dt控制电路实现方法

提出一种具体的IGBT动态di/dt控制电路。该di/dt控制电路通过调节电阻来调整门极-集电极电容的值,使di/dt被控制在一个较宽的范围。该控制电路能独立控制开关电流上升率和下降率,并且电路采用一个统一的24V电源供电,也就避免了外加电源太多,各节点电压出现变化而导致镜像电流源工作失效情况的发生。通过仿真结果验证了该电路的可行性和有效性。     

基于一次转移原理的限流器研究

研究了基于一次电流转移的限流器方案,它由快速开关和PTC电阻并联组成。限流过程电流由快速开关直接转移至PTC电阻。研究表明,在电流向PTC电阻转移的过程中,电弧电压和PTC电阻值对限流效果有重要影响。     

一种改进的ZVT-PWM-CUK电路

软开关技术能够有效改善功率开关管的工作环境,降低开关损耗,提高变换器的效率。传统ZVT-PWM变换器的辅助开关是硬关断,关断损耗很大。本文介绍了一种新型的ZVT-PWM-CUK改进电路,它通过在辅助支路串联电容和并联二极管,实现了辅助开关的零电流关断,从而使所有开关器件的软开关。文章对这种新型的ZVT-PWM-CUK改进电路的九种工作模式进行了详细的分析,并通过仿真实验证明了理论分析的正确性。     

有源电力滤波器电压空间矢量控制方法

为了提高有源电力滤波器（active power filter,APF）补偿电流的跟踪性能,本文提出了以电流偏差微分矢量进行电流跟踪控制的新方案。该方法利用电流误差矢量与参考电压矢量之间的空间分布给出最佳的电压矢量输出,使电流误差控制在合理的范围之内。仿真实验结果表明该方法动态响应快、开关次数少、能够很好抑制电网谐波电流。     

永磁同步电机推进系统容错控制方法

为了解决多相永磁同步电机推进系统中由于逆变器功率开关元件的短路或断路所引起的故障,根据综合矢量方法,提出了一种有效的容错控制方法;根据多相PMSM电力推进系统缺相故障后绕组的非对称分布的特点,提出了故障状态下形成圆形磁场的各相定子电流的幅值和相位条件;以12相永磁同步电动机电力推进系统为例,对最经常发生的一相及二相绕组开路故障进行容错控制仿真。仿真结果表明,容错后,转矩的原理性波动从根本上得到消除,交、直轴电流和转矩过渡过程较为平稳,过渡过程时间很短。依据仿真结果还给出了为使系统保持原有的转矩输出,容错后的各相电流幅值需增加的补偿量。     

对三电平整流器主电路建模的研究

三电平整流器也叫二极管钳位整流器,它的每个开关管所承受的关断电压为直流电压的一半,并且交流侧脉宽调制相电压有三个电平值,使得波形更接近正弦波。本文对单相三电平整流器的电路工作模式进行了分析,并据此建立了单相三电平整流器的数学模型并编写了S-FUNCTION。用瞬态电流法仿真对比simulink模块搭建与建立三电平整流器模型的波形结果,得出所建立的数学模型完全正确。     

一种基于二次谐波的电流传感器研究

针对某些特殊场合对微弱电流的测量需要，通过分析被测电流与磁场的关系，提出一种新的电流传感器设计方法，该传感器通过测量感应电压的二次谐波，从而得到被测电流大小，分析了该种传感器的测量灵敏度。进行实验和实际应用，实验和使用结果表明，设计的传感器具有高可靠性，高灵敏度。     

特高压直流输电系统DCCT现场校验用的电流标准源研究

大功率高精度电流标准源是HVDC输电系统中直流电流互感器现场校验用的关键设备之一,但目前已商业化的电源设备无法同时满足现场校验用的多重要求,如功率大、精度高、便于携带以及可满电流多量程调节等。本文考虑现场校验用电流标准源工作过程中负载不变,只存在供电电压扰动及多量程调节需要,研究了一种交错并联移相全桥倍流整流电路结构,并基此模型设计了小惯性电流跟踪控制器,通过仿真实验验证了该电流标准源输出精度达到0.002级,满足校验0.5级、0.02级以及0.01级电流互感器现场校验用的电流标准源精度要求。     

船舶电站相位差检测装置的设计与实现

电站是船舶动力装置的关键设备,为提高其并联运行可靠性,在分析相位差检测原理的基础上,提出采用中断方式获取恒定超前时间来提高并联运行控制器的工作精度。该方法通过中断方式对高速计数器进行复位和读取操作并通过算法计算出提前合闸的时刻,使相位差在断路器合闸的瞬间可靠为零。基于该方法设计了并联运行控制器,并完成了外围硬件电路设计,以及PLC的硬件组态和程序编程。经仿真平台运行实验验证,该并联运行控制器可有效降低合闸瞬间的冲击环流约30%,提高了电站运行的可靠性,为船舶电力系统的研究设计提供了有益参考。