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。     

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.     

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。     

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。     

直流固态断路器的应用与仿真研究

本文介绍了几种典型的直流固态断路器拓扑结构,总结了各自的特点,分析了直流固态断路器的应用前景,最后设计了1500V/4000A原理样机的相关参数,并给出了样机分断仿真研究结果。     

新型强迫换流型真空直流限流断路器研究

研究了基于强迫换流原理的真空直流限流断路器,利用与真空灭弧室反并二极管的续流作用使真空灭弧室电流过零后得到零电压介质恢复时间.真空灭弧室由高速电磁斥力机构驱动,反向强迫关断电流由预充电的LC回路产生,采用氧化锌压敏电阻限制关断过程出现的过电压.建了断路器的EMTP仿真模型,对短路和额定关断过程进行仿真分析,比较了仿真与试验结果的电流、电压波形,两者具有很高的一致性.     

一种混合型直流断路器中晶闸管关断过电压抑制方法研究

混合型直流断路器由高速斥力开关和固态开关并联组成。本文对一种混合型直流断路器中晶闸管关断时过电压抑制问题开展了研究,对影响晶闸管关断过电压的因素进行了分析,提出了在电感两端并联续流二极管和在晶闸管两端并联缓冲电路的解决方案。开展了有无缓冲电路和续流二极管、不同缓冲电路方案的对比试验,从而确定了缓冲电路的结构和参数,并进行了优化设计后的直流断路器样机短路分断试验,验证了所提过电压抑制方案的有效性。     

断路器换流参数对混合式断路器关断特性的影响

混合式断路器电气参数尤其是换流回路的参数对于断路器的性能、体积和成本有很大的影响,不同的关断环境对构成断路器各元器件的型号与参数配置有较为严格的要求。本文通过对断路器拓扑的分析计算,得出断路器换流参数对断路器关断特性的影响。     

突加大脉冲电流条件下晶闸管关断时间计算

晶闸管作为一种大功率开关器件可应用于新型直流断路器装置,在该类装置中晶闸管的关断是通过注入一个负脉冲电流来实现的,该反向电流的脉冲的宽度由晶闸管关断时间决定.本文分析晶闸管在突加大脉冲电流条件下与稳态通流条件下存储电荷的关系,推导出解析计算式,得到晶闸管在脉冲电流下关断时间计算方法.设计1000 A/2500V快速晶闸管在突加大脉冲电流条件下关断时间测试实验得到其关断时间,与计算值进行对比.     

短路电流对混合式断路器关断的影响分析

针对混合式直流断路器在短路电流上升沿就开始分断动作的特性,展开短路电流预期峰值以及时间常数对断路器分断过程的影响的分析及仿真试验。通过理论计算以及搭建仿真模型,得出在不同短路电流和时间常数情况下断路器的各项工作指标的变化。     

小电流分断吹弧磁场仿真及试验研究

直流断路器分断小电流时,在动静触头之间易出现持续燃弧现象。为解决小电流分断难的问题,通常在电流转移回路中串入磁吹装置。本文对某型直流断路器磁吹装置进行了优化设计,同时对两种磁吹装置下触头区域吹弧磁场仿真分析,并对关键路径磁场进行对比。仿真分析及试验结果都表明,使用优化后磁吹装置的断路器具有更好的双向小电流分断能力。     

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.     

高速电磁斥力机构的基本原理与仿真分析

混合型限流断路器是现代直流电力系统有效的短路保护设备,其中用于驱动高速限流断路器机械触头高速分闸的电磁斥力机构性能决定了混合型限流断路器的限流水平及分断的可靠性。分析了电磁斥力机构的工作原理,通过理论推导得到了电磁斥力的解析表达式,在此基础上得到其运动方程。介绍了电磁斥力机构的瞬态场有限元仿真方法,建立了1000 V/400 A样机的仿真模型,样机试验结果验证了理论分析与仿真计算的正确性,为电磁斥力机构的进一步优化设计打下坚实基础。     

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.     

基于ADAMS的中压直流断路器分闸运动仿真分析

根据对中压直流断路器分闸运动原理的分析,建立了中压直流断路器的动力学模型.应用弹性动力学理论,采用多体动力学机械系统仿真软件ADAMS对断路器进行分闸过程仿真分析.搭建了断路器机械特性测试回路,进行验证试验.试验结果表明,该断路器分闸动态特性试验结果与仿真结果相吻合,其性能指标能满足该断路器的设计要求.该仿真方法为中压...     

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。     

一种新型混合式直流限流断路器的原理与验证

本文介绍了一种基于晶闸管和IGCT的新型混合式直流限流断路器拓扑结构,详细分析了其故障快速分断过程和故障限流过程,最后在Matlab/Simulink中建立了系统仿真模型,对其工作过程进行了验证。     

短路脱扣器仿真计算

本文研究的短路脱扣器直接放置在直流断路器的母排上。当母排出现过载或短路电流时,短路脱扣器感应动作,直流断路器分断。短路脱扣器直接由母排感应动作,不受控制回路电源控制,大大增加了断路器的分断可靠性。本文运用电磁场分析软件Ansoft Maxwell对短路脱扣器进行仿真计算,从而验证设计的可行性与可靠性。     

电磁斥力机构中驱动电容参数对触头初始电气间隙的影响

混合型限流断路器采用电磁斥力机构作为机械触头的高速驱动机构,为了进一步提高混合型限流断路器分断的可靠性,本文采用理论分析结合有限元仿真的方法,分析了电磁斥力机构驱动电容参数对电磁斥力的影响。研究表明在电磁斥力机构脉冲驱动电容储能相等的情况下,小容量高充电电压的驱动电容能够使机械触头在运动初期形成更大的开距,提高断路器关断时过电压的承受能力。样机试验结果证明研究结论的正确性。     

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。