关键词： 双向DC/DC   并网电力接口   MATLAB/Simulink   PI控制器   模型预测   软开关  

摘要： 环境和能源作为可持续性的基本要素,正在成为重大的全球性挑战和迫在眉睫的任务。双向DC/DC并网电力接口在当代新能源应用中具有极其重要的意义。具有效率高、成本低、稳定性好等特性的并网电力接口应用前景广阔。本文双向DC/DC并网电力接口采用两相交错并联结构,通过控制算法的优化来提高并网电力接口的性能。首先对基本并网电力接口进行多方面研究,选择双向半桥式并网电力接口作为本课题的基本研究单元。为减小电压电流纹波,给功率器件提供更低的电应力,通过运用双重化结构,将两个完全相同的半桥式并网电力接口相互并联,构成本课题研究的双向DC/DC并网电力接口。其次运用状态空间平均法建模,得到并网电力接口工作在不同模式下的小信号模型。针对该并网电力接口的特点选择PI控制器,设计电压单闭环、电压电流双闭环PI控制器,将其应用在并网电力接口处于不同工作模式和不同扰动信号中,运用MATLAB软件仿真得到电压电流波形对比,验证了并网电力接口控制系统的稳定性。之后设计模型预测控制策略以提高系统的动态响应性能,并设计优化控制PI-模型预测控制策略,通过在MATLAB/Simulink软件中开展仿真研究得到大量仿真数据结果,表明本文设计的PI-模型预测控制器的稳定性和动态性能都比传统控制器优良,验证了改进型控制策略的正确性与优越性。最后分析并网电力接口系统的软硬件设计,研制了双向DC/DC并网电力接口样机,通过对样机的实验,得出双向DC/DC并网电力接口的重要波形与数据,充分验证并网电力接口的电压电流纹波、抗干扰能力、响应特性等指标都满足设计的要求。

关键词： 空间直流固态开关   IGBT模块   热场分布特性   液冷集成模块  

摘要： 空间大容量电力系统是我国实现未来超大型航天器、月球基地和太阳能空间电站必不可少的部分。直流固态开关作为空间大容量电力系统中最重要的控制与保护设备,其核心功率器件的性能极易受到温度影响。与地面不同,空间特有的真空环境会使得功率器件呈现更复杂、极端的热场分布,导致功率器件失效进而引起系统故障。因此,本文针对固态开关功率器件在真空环境下的热场分布规律和热控方法展开研究,提出了一种热路匹配的直流固态开关功率器件液冷方法,并研制了空间固态开关液冷集成模块,通过试验研究验证了其热控效果。论文的主要内容有:(1)分析空间环境及空间大容量电力系统对于直流固态开关的设计需求,提出一种热均衡的空间直流固态开关拓扑结构,可实现串并联开关功率器件间的均压均流优化。构建了该直流固态开关的高压大容量仿真模型,通过仿真探究了高故障电流下稳态动态工作特性和损耗特性,并研制了开关单元模块实验样机,验证了其结构的正确性。结果显示所提出的直流固态开关具有快速开断和低损耗的特点,而稳态下开关单元模块的热场分布是影响其性能的关键。(2)开展了直流固态开关功率器件绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的热场分布规律研究。基于热路分析建立了IGBT模块的温度修正热阻抗模型,结合有限元分析方法获得真空环境以及非真空环境下IGBT模块的热场分布规律;基于对流换热牛顿冷却定律进一步建立了空间液冷作用下IGBT模块的热平衡数值模型,结合有限元分析方法对直流固态开关正常导通及故障开断过程中开关功率器件的热场特性进行研究,结果显示流体回路热控下能将IGBT模块的温度控制在正常工作温度范围之内,但加剧了IGBT模块内部热场的不均匀性。(3)提出了一种热路匹配的直流固态开关功率器件液冷方法,可在优化功率模块之间不均匀热分布的同时实现散热效率最大化,基于该方法研制了空间固态开关液冷集成模块并构建了可提供100K～400K宽温区真空环境的功率器件多参量试验平台。试验结果显示,真空环境下直流固态开关功率器件在无热控模块时达到最大耐受温度420K而失效,液冷集成模块能有效降其工作结温到388K并稳定安全工作,验证了直流固态开关功率模块液冷方法和集成模块的有效性。

关键词： 高频开关   变电站   直流系统   实际应用  

摘要： 现代化社会的高速发展使得人们的用电量大大增加,变电站可以保证电能在不同的电压下也能保持正常供应,是我国供电网络中的主要环节,而高频开关电源是变电站运行系统中的重点设备,只有重视变电高频开关电源的应用和安全运行管理工作,才可以使得电力得到正常供应,维持人民的生活质量。基于此,本文首先分析了在变电站直流系统中应用高频开关电源的意义与必要性,随后探究了变电站直流系统中高频开关电源的构成部分,以此来供相关人士交流参考。

关键词： 多电平变换器   电压自均衡   开关电容   级联H桥  

摘要： 文章提出一种由级联H桥(CHB)以及开关电容(SC)单元构成的模块化多电平变换器,所提出的变换器具备SC单元直流侧电压自均衡的能力,实现了13电平的电压输出,负载上的输出电压质量好、总谐波失真含量低,与传统的非对称级联多电平变换器相比,只需要单个直流源便能获得多个电平的交流输出。仿真结果验证了所提拓扑的正确性。

关键词： 直流输电   特高压隔离开关   通流能力  

摘要： 特高压直流隔离开关是特直流输电系统的重要组成设备,一旦发生故障就将影响直流输电通道的可靠性。结合ZGW2-816/J5500-40型特高压直流隔离开关的结构,通过分析、计算,提出了增加隔离开关接线端子和软连接处设计面积的改进方案。应用该研究成果的特高压直流隔离开关已通过型式试验,并成功应用于昆柳龙混合多端直流工程。

关键词： 混合式直流断路器   主支路电流转移开关   核心性能   参数设计  

摘要： 主支路电流转移开关是混合式高压直流断路器的核心部件,其转移电流的成功将直接影响断路器开断功能,为实现其在断路器中高效可靠工作,该文对电流转移开关核心性能进行研究。采用定性分析结合定量计算的方法,分析电流耐受、电压耐受、转移能量和可用率等性能的影响因素,并依据张北±500kV柔性直流电网技术要求,设计500kV混合式断路器主支路电流转移开关参数,研制全尺寸样机,并对样机进行性能测试,测试结果表明设计方法满足要求,验证所提方法的科学性和合理性。

关键词： DF7G型内燃机车   直流24 V开关电源   故障分析   蓄电池  

摘要： 研究2017年发生的35件DF7G型内燃机车24 V直流开关电源故障,结合“人、机、料、法、环”五个方面进行分析讨论,总结影响DF7G型内燃机车开关电源的直接原因,进行技术改进,取得了良好效果。

关键词： 变换器   高升压比   开关  

摘要： 为实现高效率的高升压比直流变换拓扑,设计了一种新颖的结合电荷泵机制和标准电感型Buck电路模块的DC/DC变换器。相对于传统的Boost直流变换器,新型变换器方案的主要优点是变换器开关电压应力更为优化,并减小了磁性元件中的储能。新拓扑由倍压电荷泵电路衍生得到,由于采用了耦合电感器,使得浮动电容电压可由开关占空比调节。同时,电容充放电路径均可由耦合电感器的固有漏感优化,故二极管可软关断,无反向恢复问题。适当设计Buck电感后,可允许电路准方波工作,从而实现开关的零电压导通。利用构建的300 w直流变换器样机开展了实验测试,测试结果表明新型变换器具有较平坦的效率曲线,且效率保持大于90%,故验证了理论分析和设计。

关键词： 直流转换开关   多端直流输电   拓扑结构分析   分断电流  

摘要： 多端直流系统的拓扑结构和运行方式直接影响转换开关的分断电流参数和操作次序。在明确钳制电位接地点的条件下建立多端直流系统接地回路的拓扑结构图,针对对称双极接线方式下不同结构多端直流电网金属—大地回线转换过程中遇到的转换电流和分断次序最优化选取问题,给出了相应的解决方案,并结合三端特高压直流输电工程进行了仿真验证。

关键词： 电力机车   位置转换开关   工装设计  

摘要： 国产直流电力机车大修时位置转换开关需要解体检查,对各配件进行检修或更新,总装工序繁杂,若依靠纯人工和手动操作则非常费时费力,劳动强度大的同时效率低下。通过设计专用的检修组装工装,实现位置转换开关检修总装过程的集成化和一定程度的自动化,大幅提高作业效率和降低作业劳动强度。本文详细介绍了检修组装工装设计方案及操作使用情况。