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。

关键词： 超高压隔离开关   交直流输电系统   智能控制器   输电系统换相协调控制  

摘要： 为了建立安全稳定的智能化超高压交直流输电系统,基于超高压直流分层的接入模式对影响交直流系统换相的因素进行分析,提出换相失败情况下的预防协调控制方法,提升非故障层阀组抵御换相失败的能力。设计超高压隔离开关智能控制方案,基于传感器设计开关控制模块并接入到超高压开关智能组件柜中,设计的隔离开关具备监测、诊断、控制以及数据传输等功能。对设计的超高压交直流输电系统换相协调策略和智能化超高压开关进行测试,结果表明:采用换相协调策略后,线路1和线路2的总损耗分别降为0.0137、0.0130 pu,低于采用未改进换相方式的损耗量。超高压隔离开关系统对不同类型隔离开关状态的检测准确率在80%以上,误检率为15%。

关键词： 特高压   直流   开关  

摘要： 随着新型电力系统建设,直流系统将从“端-端”发展到“多端”直至“直流电网”。直流高速开关(HSS) 是多端直流系统关键设备,承担直流线路故障的快速隔离及第三站在线投退,对系统的柔性互联、可靠投退至关重 要。HSS也是一种新型直流开关设备,属于《“十四五”能源领域科技创新规划》新型电力系统及其支撑技术领域 中的新型直流输电装备。电弧持续燃烧对开关的触头、喷口等零件产生烧蚀,烧蚀严重时会影响灭弧室内部绝缘性 能。电弧开断过程涉及多个物理场相互耦合作用。Mayr模型认为电弧功率损耗是恒定的,并已广泛用于电弧研究, 它特别适用于研究低电流水平下的电弧特性。虽然Mayr模型可以描述开断期间电弧的电压-电流关系,但基本电弧 参数通常通过实验确定。为了深入了解电弧从产生到熄灭的复杂物理现象和内部机制,MHD模型得到了广泛应用, MHD模型将电弧视作特殊流体,并由湍流模型、辐射模型、电磁场方程以及反映质量守恒、动量守恒、能量守恒的 Navier-Stokes方程组建立。可结合仿真优化和实验研究,分析交、直流电弧下喷口和弧触头耐烧蚀性能的差异,得 出弧触头“铜-钨合金含量”对耐烧蚀性影响规律,最终确定“铜-钨合金”的最佳比例;分析出微纳米材料对喷口 机械性能、电性能及耐烧蚀性能方面的影响规律,改进喷口材料配方。

关键词： 电流临界连续模式   准谐振   跳周期   NCP1207   超高效率  

摘要： 准谐振技术在AC/DC电源中已广泛使用,这种技术能显著提高电源转换效率,PFM+PWM工作模式及“跳周期”功能使电源在不同功率输出的情况下都可获得较高的整机效率。提出了将该技术运用到低电压输入输出DC/DC电源上的方法,通过一系列优化,运用NCP1207芯片实现了超过80%的超高转换效率。准谐振反激拓扑对比推挽拓扑和传统单端反激拓扑,转换效率有明显的优势,而且结构简单,设计的计算理论值更接近实际调试结果。

关键词： 直流快速开关   保持机构   灭弧能力   双断口   设计  

摘要： 直流快速开关是直流供电系统的安全保障,起着分断故障电流的作用。相较于交流系统,直流系统对直流快速开关的分闸速度、开断固有时间及灭弧能力的要求更加严格。为提高直流快速开关对直流配电网的实用性,总结了现有直流快速开关操动机构、保持机构及灭弧能力等方面的不足,并在此基础上设计出一种双断口、双灭弧室且具有机械保持结构的新型直流快速开关,极大地提高了直流快速开关的性能,具有广泛的应用前景。

关键词： 高压直流输电   基频开关主动换相换流器   基于电网电压定向   单位功率因数   功率因数补偿角  

摘要： 采用可自关断功率的功率半导体器件主动换相换流器(ACC)相对于传统的电网换相换流器(LCC)能够抑制换相失败的风险,相对于电压源型的模块化多电平换流器(MMC)拓扑简单,无需大量的储能元件,体积小、重量轻,因此,ACC在高压直流输电场合有广泛的应用前景。本文针对由两台ACC直流侧串联、交流侧并联组成的组合型ACC,提出一种开关频率为50 Hz的基频开关高功率因数运行方法。与LCC不同,基频开关ACC的触发时刻不受外部电路条件约束,具备触发角超前和触发角滞后两种工作模式,使得组合型基频开关ACC具备调节有功功率和无功功率的能力,能够工作在高功率因数运行状态。此外,本文分析了基于电网电压定向时ACC的功率传输特性,在此基础上,为了进一步提高网侧功率因数,引入功率因数补偿角对基频开关ACC的触发角进行调整,使组合型基频开关ACC的网侧运行在单位功率因数附近。仿真和实验结果均验证了本文理论分析及所提出的功率因数控制方法的正确性和有效性。