关键词： 直流变压器   输入串联输出并联   输入电压自平衡   开关谐振支路   故障处理策略  

摘要： 对于采用输入串联输出并联(ISOP)的直流变压器,输入侧电压平衡控制是必要且复杂的设计。基于双有源桥式模块,提出了一种改进的输入电压自平衡型直流变压器拓扑。通过在模块间增加开关谐振支路,该拓扑在不增加开关器件数量的前提下实现了输入侧电压自平衡。通过对开关谐振支路的电流应力分析,发现该支路不会产生额外的开关损耗,也不会影响各模块工作原理。与传统均压控制解耦算法的对比表明,所提拓扑的电压自平衡特性避免了由于建模精度不足所带来的系统稳定性风险。文中给出了该直流变压器电压控制设计,并在不改变谐振支路工作状态的前提下,给出了故障模块切除和恢复的控制方案。仿真和实验验证了该拓扑的功能和特点。

关键词： 直流负荷开关   直流配电网   预充电电容   组合电容   机械开关   无弧关断  

摘要： 直流负荷开关是构建直流配电网的关键设备。针对现有直流负荷开关附加设备多、体积大、控制复杂等缺点,文中提出组合电容型直流负荷开关拓扑,并分析所提拓扑工作原理、控制策略和参数设计。该负荷开关利用预充电电容构成源侧部分和荷侧部分。且多条直流母线出线上的负荷开关共用源侧部分,降低了设备体积和成本。切负荷过程中,通过源、荷侧电容的配合,给机械开关提供一个低电压、零电流的关断条件。最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,对所提拓扑的可行性与有效性进行验证。结果表明,文中直流负荷开关能够可靠无弧关断负荷电流,保障直流配电网的安全运行,且所需设备成本低,有助于提高直流配电网的经济性。

关键词： 直流断路器   线路测试   故障处理   检修关键点  

摘要： 地铁直流牵引供电系统作为维护地铁稳定运行的核心,为列车的正常稳定运转提供必要的电源支持。结合西安地铁两起直流牵引系统线路测试不通过的故障案例,深入研究线路测试原理,通过现场后台及保护装置本体故障报文,分析故障原因,并提出故障处理思路,制订检修关键点,为后续线路直流牵引供电系统的可靠运行和故障处理提供经验。

关键词： 支柱复合套管   静力学分析   抗震性能   应变响应   安全系数  

摘要： 以816 kV直流旁路开关为研究对象,通过有限元仿真分析,对816 kV直流旁路开关进行静力学分析,得到支柱复合套管应力及变形分布情况,其最大等效负荷值为15.96 MPa,满足强度要求,最大变形值为107.06 mm,与拉力试验偏移量基本一致。其次对816 kV直流旁路开关进行抗震性能仿真分析,得到支柱复合套管最大计算负荷为67.6 MPa,满足电力设施抗震设计规范要求,然后进行抗震性能试验,获得了其应变响应及位移响应曲线,由测量点数据计算的支柱复合套管最小安全系数为1.72,且抗震试验后产品外观良好。因此,816 kV直流旁路开关通过了0.4 g工况下的抗震性能试验,并通过了绝缘及密封试验检验,验证了整机结构设计的合理性,为内部导电结构的优化及外部接线端子空间布局设计奠定基础。

关键词： 直流断路器   直流短路保护装置   直流母联开关   直流微电网   船舶直流组网  

摘要： 针对传统直流断路器用做船舶直流微电网母联开关存在体积大、成本高的问题,根据船舶直流电网电力推进系统的小体积、高可靠性,以及灵活布局等需求,设计一类适应船舶和相似直流微电网的固态母联开关,减少器件数量、成本和体积,通过搭建电力推进系统精细化仿真模型,分析优化拓扑电路故障关断瞬态的电气特征,验证设计的可行性,仿真结果表明,设计的母联开关拓扑相比传统断路器具有良好的关断续流和吸收功能,关断震荡时间约5 ms、过电压约1300 V。

关键词： 旁路开关   地震响应   失效判据   易损性分析  

摘要： 特高压直流旁路开关是换流站中的关键设备,为评估某±800 kV特高压旁路开关的抗震性能,文中建立了旁路开关设备的有限元模型,并对其进行了动力特性和地震响应分析,确定设备抗震薄弱位置和关键响应,采用对数正态分布拟合旁路开关不同损伤状态下的易损性曲线。结果表明,旁路开关设备存在两处薄弱点,即支柱绝缘子根部、旁路开关顶部,相应的破坏模式分别为支柱绝缘子根部强度破坏与旁路开关顶部牵拉破坏。PGA大于0.2g时,旁路开关主要破坏模式为绝缘子根部破坏。支架对旁路开关地震响应有显著的放大作用,应采取措施降低支柱绝缘子根部应力响应及旁路开关顶部位移响应以提高其抗震性能。

关键词： 混合式直流断路器   多断口串联机械开关   均压设计   结构优化   屏蔽金具  

摘要： 为研究屏蔽金具对混合式直流断路器多断口串联机械开关电压分配的影响,为混合式高压直流断路器多断口串联快速机械开关的均压设计提供支撑,建立典型±200 kV混合式直流断路器模型,采用静电场仿真对电力电子模块、能量吸收模块和屏蔽金具对快速机械开关断口间电压分配特性的影响进行分析,得到了屏蔽金具的结构参数与布置方式对断口电压分配特性的影响规律。研究结果表明,屏蔽金具对断口间电压分配的影响最大,顶层屏蔽罩采用全封闭结构、降低顶层屏蔽罩与快速机械开关单元之间的距离等方法能够有效改善断口间的电压分布。基于仿真结果,从均压设计角度对±200 kV混合式直流断路器的屏蔽金具结构参数与布置方式进行了优化,优化后的高压侧断口承担电压比例从59.97%降低至52.32%,表明了优化措施的有效性。研究结果可为混合式直流断路器用多断口串联机械开关的均压方案设计提供参考。

关键词： 混合式直流断路器   快速机械开关   电磁斥力机构   真空灭弧室  

摘要： 国家大型风电、光伏等“绿色、低碳”新型清洁能源的并网消纳,迫切需要柔性直流输电新技术及新设备的开发研究。依托张北柔性直流电网试验示范工程,系统研究了混合式直流断路器的核心设备--快速机械开关。基于混合式直流断路器的工作原理及快速机械开关的性能要求,提出了多断口真空开关串联均压的高电压大电流快速机械开关实现方案;通过对快速机械开关分闸动态特性的有限元仿真计算,表明快速机械开关能够在2 ms内运动到耐受暂态开断电压绝缘距离;并通过电气性能试验对仿真计算结果进行了验证。研制成功的高电压大电流快速机械开关已投入张北柔性直流电网试验示范工程实际应用。

关键词： 单开关   高增益   低电压应力   非隔离型变换器  

摘要： 光伏发电系统的输出电压较低,难以满足并网逆变器对输入电压等级的要求。鉴于此,本文提出一种适用于光伏系统的单开关高增益低电压应力直流变换器。该变换器的主要特点有:(1)其电压增益是传统Boost变换器的两倍;(2)所用功率半导体器件的电压应力是传统Boost变换器的一半,有利于选择低电压应力和低导通电阻的功率器件;(3)电容通过并联充电、串联放电,输入与输出端之间电位差变化较小。对变换器的工作原理、特性及工作模态进行详细分析,与其他同类型变换器的性能进行对比,最后通过实验样机验证了所提变换器的可行性和有效性。

关键词： 直流开关电源   谐振响应   去耦电容   电源分配网络   PCB电路   阻抗   谐振仿真  

摘要： 直流开关电源作为直流配电系统的源头,确保其具有优良的谐振响应是直流供电系统具备高精度、高可靠性的关键。因此,文中以直流供电系统开关电源为研究对象,提出一种基于去耦电容的印制板(PCB)谐振响应的优化方法。首先,建立含去耦电容的谐振有限元模型,并计算获取不同谐振频率下印制板(PCB)电压分布和阻抗参数;然后通过对比分析研究去耦电容容值对印制板(PCB)电压分布和阻抗的影响,确定去耦电容的有效最优容值。结果表明:在板上放置一定数量的去耦电容可以抑制电路板本身特有的谐振特性,谐振频率点附近的阻抗最大降低20.93%;并且在不同频率下,放置的去耦电容的有效容值精度范围是有差异的,在低频段时,去耦电容的有效容值的选取精度范围较大,随着频率逐渐增加,有效容值的选取精度范围变窄。研究结果可为抑制直流开关电源的谐振、降低电路板阻抗提供一种方法,为电源分配网络(PDN)提供一个稳定的电磁工作环境。