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。     

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。     

一种换流器件较少的三相SCR逆变器强迫换流机理研究

研究了一种某型装备的新型电流型三相晶闸管逆变电路(SCI),其优点是应用电容放电来改变各相支路电流实现强迫,强迫换流器件较少.通过状态空间建模分析了通过电容放电实现强迫换流的机理,研究表明,该SCI是由电容电压放电改变各相负载电流来实现强迫换流,相对于其它类型的SCI,具有强迫换流器件较少、强迫换流不受SCI输入电压值影响的优点.     

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。     

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.     

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。     

直流断路器过电流脱扣器结构优化设计

在电力系统元件中断路器承载着分断短路故障电流保护其它元器件不受损坏的作用,其中过电流脱扣器起着至关重要的作用,其结构设计的好坏制约着断路器分断过电流和短路电流的可靠性,本文研究了传统过电流脱扣器的结构设计,发现其存在吸力侧偏及调节力值范围较窄的缺点,后对其进行结构改进,解决了上述问题,并通过仿真及试验证实了优化方案的可行性.     

船用断路器短路分断能力的换算

断路器的额定短路分断能力是由制造厂提供的，该断路器在额定频率和规定的功率因素下的分断能力值。在船舶交流电力系统中，短路时的功率因数较低，一般COSφ为0．1-0．2，为此，在设计中选用断路器时，要进行其短路分断能力换算，本文介绍船用断路器短路电流分断能力的换算。     

混合式限流断路器中快速隔离组件的设计与仿真

混合式限流断路器具有机械开关良好的静态特性和固态开关无弧快速分断的动态特性,是国际上新型断路器的发展方向。本文设计了一种基于电力电子器件的双向快速隔离组件拓扑结构,在EMTP中建立了快速隔离组件的仿真模型,通过脉冲电容器电源系统的短路分断试验验证了仿真模型的正确性。     

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。     

直流限流器中IGBT关断时过电压的研究

直流电力系统短路时电流很大,在限流器内部换流过程中,线路分布电感会产生峰值很大的尖峰电压。本文简单的介绍了限流器的内部换流过程,通过计算说明过电压的来源以及抑制措施,并且建立了限流器具体模型,说明电路中电感、电容、电阻对过电压的影响,对吸收电容的选择有一定的实际意义;此外能量转移到吸收电容中,会使电容电压增加,本文分析了这个电压的后果,提出了解决措施。     

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.     

脉冲大电流工况下晶闸管反向恢复过程建模研究

为了探究脉冲大电流工况下,晶闸管的反向恢复特性并建立能够准确反映晶闸管反向恢复过程的数学模型,首先搭建试验回路,依次探究了正向电流峰值IF、关断电流变化率di/dt对晶闸管反向恢复过程中电流变化的影响.结果表明,当正向导通电流峰值IF达到一定值后,载流子的存储趋于饱和,对反向恢复过程中电流的变化无明显影响,关断电流变化...     

一种新型故障限流器的设计和仿真

采用短路电流限制器(FCL)快速限制短路电流是提高系统稳定性和断路器开断能力的有效方法之一.文中提出一种新型的具有串联补偿功能的故障电流限流器,它由补偿电容和旁路电感并联后与限流电感串联而成;和旁路电感相串联的可关断晶闸管(GTO)控制正常时的补偿度和故障时的限流程度.用MATLAB对传输线路短路的仿真分析证明此装置效果良好,是电力系统中有用的保护设备.     

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。     

基于改善真空开关弧后du/dt型混合直流断路器

强迫换流结束时刻真空开关两端电压会以阶跃形式上升至较大幅值,过大的电压峰值及变化率会直接增大弧后触头表面的电场强度及功率密度,从而影响其分断可靠性。本文旨在通过真空开关串联二极管及并联RC吸收支路的试验方案达到显著减小真空开关电压变化率的目的,依次开展了23kA电流等级分断试验,并探究二极管有无RC吸收支路对试验结果的影响,最后基于MATLAB/simulink仿真软件选取真空开关吸收支路的参数,并将仿真与试验结果对比,验证了方案的合理性与有效性。     

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.     

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.     

断路器用储能电容管理电路设计

直流断路器的分断固有时间为毫秒级[1],大多采用脉冲脱扣器进行脱扣动作。储能电容是脉冲脱扣器重要能量来源[2]。针对断路器用储能电容充电管理问题,本文设计了一种断路器用储能电容充电管理电路,动态对电容电压进行检测,识别电容过压、充电完毕及输出允许,极大提高了直流断路器脉冲脱扣器的安全性。