关键词： 直流   气体绝缘开关装置   绝缘性能  

摘要： 随着经济与社会的快速发展,我国电力领域实现了长足进步,直流输电技术的快速发展和广泛应用获得了有力支持。调研发现,人们对直流气体绝缘开关装置绝缘性能的关注程度不断提升。因此,简单分析直流气体绝缘开关装置绝缘设计要点,结合实例详细论述相应绝缘设计路径,以期为相关业内人士提供参考。

关键词： 直流电网   故障电流转移   直流断路器   晶闸管反向恢复   吸收回路  

摘要： 为进一步提升高压直流断路器在柔性直流输电中应用的可行性,结合对现有直流断路器方案,提出一种基于混合开关器件的新型高压直流断路器拓扑,全控型开关器件实现开断电流的快速性,半控型开关器件串联承受直流电压,降低工程成本和技术难度。针对文中提出的拓扑机构,分析其工作原理和故障电流转移过程,通过对拓扑进行改进,实现晶闸管转移支路的快速开通和关断,同时给出了主回路参数设计。并通过搭建实验平台,验证了所提拓扑电流转移过程的可靠性和快速性。

关键词： 直流断路器   高速机械开关   斥力机构   ANSYS   ADAMS   联合仿真   碰撞  

摘要： 高速机械开关是混合式高压直流断路器中的关键部件,多采用电磁斥力机构,整个运动过程涉及多物理场耦合,现阶段单一电磁场仿真并不能准确的反应开关的分闸反弹和和合闸弹跳等运动特性,开展了电磁场与机械系统动力学联合仿真的研究。首先,设计了一种基于双稳态弹簧保持机构和电磁斥力机构的高速真空机械开关;其次,提出了一种能够全面反应快速开关动态特性的电磁场与机械动力学联合仿真方法;最后,建立了高速机械开关仿真模型,仿真分析了线圈、金属盘、储能电容等参数对快速开关分/合闸运动及碰撞特性的影响并进行了优化设计。优化结果表明,所设计的高速机械开关分闸在2 ms内运动20 mm全行程。该文的优化设计方法为混合式直流断路器快速机械开关优化设计提供理论指导,对于其他快速机械开关设计也有参考价值。

关键词： 高增益   软开关   脉冲频率调制   零电压开通   零电流关断  

摘要： 提出一种基于脉冲频率调制(PFM)的高增益隔离型软开关直流变换器,该变换器在反激变换器基础上,集成了有源钳位单元和准倍压结构,在实现高增益的同时,所有功率管均具有软开关的特性,且电路结构简单。与脉宽调制(PWM)方式相比,采用PFM的控制方式进一步降低了功率管上的电流应力,有助于提升变换器效率。详细分析PFM方式下的高增益软开关变换器拓扑的工作原理及其特性,并对PFM和PWM的策略及特性分别进行分析比较,最后搭建一台160W、45V/380V的实验样机,验证了理论分析的正确性和有效性。

关键词： 地铁供电系统   直流开关   网络化保护技术  

摘要： 地铁供电系统直流开关设计的重要性显得尤为重要,可以将整个系统的原理和特点反应出来.本文根据以往工作经验,对地铁直流供电系统保护特点及网络保护装置设计进行总结,并从系统结构、系统保护原理、测试结果三方面,论述了地铁供电系统直流开关网络化保护技术内容.

关键词： FPGA   软开关   逆变器   弧焊电源  

摘要： 逆变式弧焊电源具有节能高效、重量轻巧、功率因数高等众多优点,是一种发展前景广阔的弧焊电源。对于逆变弧焊电源的控制方法,其经历了由模拟电路控制到数字化控制方式的转变。由于数字化的逆变弧焊电源更具有市场竞争力,因此研发全数字化的逆变弧焊电源具有很大的社会和经济价值。本课题以美国Xilinx公司Artix-7系列FPGA作为逆变弧焊电源的控制核心,设计了全数字化、高集成度的逆变弧焊电源。通过查阅文献资料,全面了解了数字化逆变弧焊电源的发展现状,并重点研究了软开关逆变技术的发展以及现场可编程门阵列FPGA的应用。研究了两种全桥变换器的软开关逆变技术,并选用有限双极性控制方法,实现了逆变器开关器件的软开关操作和基于FPGA的逆变器PWM脉宽调制控制方法。分析了定点小数与浮点小数各自的特点,实现了小数在FPGA中的计算。通过研究双闭环PID控制原理,实现了逆变弧焊电源的恒压外特性。对控制系统展开了软硬件设计,如电源模块、模数转换模块、逆变器驱动模块等,并对逆变弧焊电源系统进行了测试与分析。测试结果表明,控制系统的各模块工作正常,逆变弧焊电源恒压外特性实现效果良好。研究成果能够为下一代全数字化高端逆变焊机的发展奠定基础,创造更多的经济和社会价值。

关键词： DC-DC变换器   Boost变换器   开关电感   磁集成技术   电压增益   交错导通  

摘要： 随着全球性的能源危机和环境污染问题的日益严峻,新型可持续能源的发展取得了令人瞩目的成就和经济效益。随着新能源研究在全球范围的推广,许多高等院校和科研院所对怎样提高直流变换器的电压增益和效率进行了大量的研究,而非隔离高增益DC/DC变换器一直是研究的热点之一。本文对DC-DC变换器的主要技术进行了研究,提出了一种新型磁集成交错串联Boost变换器。文章首先对传统Boost变换器进行了理论分析,得到了其一种等效电路;然后进行组合得到一种具有两个开关的新型变换器;两个开关具有同时导通关断和交错导通两种工作方式。当两个开关管工作在交错导通状态时,具有较好的电气性能,因此当开关管工作在交错导通状态下得到了本文所提的交错串联Boost变换器。分析了交错串联Boost变换器电感分立状态下的工作模态、开关管应力和电感电流纹波。然后将两个输入电感进行磁集成得到磁集成交错串联Boost变换器,分析了其工作模态、开关管应力,着重分析了其各模态等效电感、等效态电感、等效暂态电感并给出了变换器耦合电感设计准则,并通过仿真进行了验证。将LDL开关电感应用于交错串联Boost变换器,得到基于LDL开关电感的交错串联Boost变换器,分析电感分立状态下的工作模态、开关管应力和电感电流纹波。然后将变换器中的四个电感进行磁集成,得到基于LDL开关电感的磁集成交错串联Boost变换器,分析了其工作模态、开关管应力,着重分析了其各模态等效电感、等效态电感、等效暂态电感并给出了变换器耦合电感设计准则,并通过仿真进行了验证。并根据耦合电感设计准则,设计了“EE”形磁集成磁芯。本文讨论了四种变换器,给出了两种耦合电感设计准则,设计了一种磁集成磁芯。通过PISM仿真对变换器进行仿真验证理论的正确性。最后制作实验样机对理论分析进行验证,实验中采集了两种不同耦合方式的电感电流波形、输出电压波形、主要开关管电压应力波形,证明了电路分析与磁件设计的正确性且满足精度要求。该论文有图40幅,参考文献58篇。

关键词： 交流滤波器   开关   合闸   参数   直流电压   影响   改进  

摘要： 针对交流滤波器在投入过程中可能会出现交流系统扰动的问题,进而会显著降低直流输电系统的传输功率,本文采用BP神经网络与遗传算法结合选相合闸装置参数预测进行研究,提出一种自适应遗传算法优化的BP神经网络选相合闸预测模型.

摘要： The following report details the motivation, design, analysis, simulation and hardware implementation of a DC/DC converter in EV drivetrain architectures. The primary objective of the project was to improve overall system efficiency in an EV drivetrain. The methodology employed to this end required a variable or flexible DC-Link voltage at the input of the inverter stage. Amongst the several advantages associated with such a system are the independent optimization of the battery stack and the inverter over a wide range of motor operating conditions. The incorporation of a DC/DC converter into the drivetrain helps lower system losses but since it is an additional component, a number of considerations need to be made during its design. These include stringent requirements on power density, converter efficiency and reliability. These targets for the converter are met through a number of different ways. The switches used are Silicon Carbide FETs. These are wide band gap (WBG) devices that can operate at high frequencies and temperatures. Since they allow for high frequency operation, a switching frequency of 250 khz is proposed and implemented. This helps with power density by reducing the size of passive components. High efficiencies are made possible by using a simple soft switching technique by augmenting the DC/DC converter with an auxiliary branch to enable zero voltage transition. The efficacy of the approach is tested through simulation and hardware implementation of two different prototypes. The Gen-I prototype was a single soft switched synchronous boost converter rated at 2.5kw. Both the motoring mode and regenerative modes of operation (Boost and Buck) were hardware tested for over 2kw and efficiency results of over 98.15% were achieved. The Gen-II prototype and the main focus of this work is an interleaved soft switched synchronous boost converter. This converter has been implemented in hardware as well and has been tested at 6.7kw and an efficiency of over

关键词： 开关转换型直流超导限流器   结构设计   超导带材   分裂电抗器  

摘要： 随着新能源接入电网规模的不断增大，多端柔性直流电网得到了快速发展。然而，多端柔性直流电网一旦发生短路故障，快速增长的短路电流将危及电网的运行可靠性，甚至导致设备的过流损坏。超导限流器为多端柔性直流电网的短路电流限制提供了有效途径。电阻型直流超导限流器(DC RSFCL)能够自动触发限流，有效限制短路电流的大小和变化率，被认为是最行之有效的一种限流措施。　　本论文在深入开展了YBCO超导带材短时大电流冲击实验研究和失超电阻特性研究，开展了采用YBCO超导带材绕制的、分裂电抗器线圈的限流阻抗的研究，在此基础上，提出了一种可应用于多端柔性直流电网的、基于分裂电抗器的开关转换型超导直流限流器。主要研究内容如下:　　(1)选用YBCO超导带材，分析带材的参数和结构，根据多端柔性直流电网的故障电流特征，进行带材的短时过流冲击实验研究，研究其失超特性和失超电阻随温度和电流的变化规律、分析带材退化和损坏的机制，从而建立带材模型，为分裂电抗器线圈的研制提供参考。　　(2)开展了基于分裂电抗器的超导直流限流器基本限流单元-超导线圈的特性研究。开展了线圈的冲击特性测试，研究线圈在直流冲击下的暂态特性，得出包括失超电阻的变化规律和焦耳热方程，得到的模型有助于新型电阻型超导直流限流器的研制。　　(3)提出了一种基于分裂电抗器的开关转换型超导直流限流器。在MATLAB/Simulink平台上搭建了限流器模型，研究其原理和限流效果。该限流器通过电力电子开关与限流器件的配合，稳态时呈并联结构，等效电感小，运行损耗低。故障发生后，限流器转换为串联结构，同时超导线圈失超，产生较大的限流阻抗，能够有效限制短路电流。　　(4)建立了基于分裂电抗器的开关转换型超导直流限流器的仿真模型。仿真分析了限流过程中的电流变化情况，对比了开关不动作时的限流情况，和不同故障电流下的限流效果，为超导直流限流器的拓扑结构和参数设计提供了依据。