关键词： 模块化多电平变换器   直流固态变压器   准方波调制策略   软开关   多工作模式  

摘要： 伴随着以光伏和风能等为代表的分布式电源大量接入电网,工业生产和日常生活中直流负荷的逐渐增加,以及城市配电网系统改造和优化的实际需求,使得直流配电网成为了电力领域的一个研究热点。直流固态变压器承担着电网中电压变换和能量传输的作用,是直流配电网中的关键设备之一。其中,基于模块化多电平变换器的直流固态变压器(Direct Current Solid State Transformer Based on Modular Multilevel Converter,以下简称为MMC-DCT)因其自身的模块化设计,具有可拓展性强,冗余度高和故障处理能力强等优点,应用前景广泛。基于上述背景,本文对MMC-DCT系统的调制策略、数学模型、均压策略、软开关特性、控制方法和工作模式等关键性技术开展了研究和讨论,具体内容如下:首先,分析了MMC-DCT的拓扑结构和基本工作原理,并采用了动态相量分析法对系统进行建模;详细介绍了应用于MMC-DCT的调制策略,对准方波调制策略、正弦波调制策略和三角波调制策略下系统的电气量特性进行了推导分析和对比研究,验证了所研究的准方波调制策略在MMC-DCT系统中具有更好的工程应用价值;对系统的子模块电容电压平衡策略进行了分析,重点研究了子模块排序均压法和脉冲循环均压法。通过仿真验证了上述调制策略及均压策略的正确性。其次,为了降低系统开关损耗、提高系统工作效率,推导分析了准方波调制策略下系统的功率特性和开关器件的工作状态,总结了开关损耗产生的原因;引入附加电容半桥子模块结构,提出了一种适用于准方波调制下MMC-DCT系统的软开关(Zero-Voltage Switching,下文简称为ZVS)工作模式,并推导分析了系统软开关的实现条件和范围。通过仿真验证了所提软开关工作模式的有效性。最后,针对MMC-DCT系统的实际应用场合,对国内直流配电网电压等级序列的划分进行分析,并结合系统的工作特性,将MMC-DCT的工作模式划分为低压控制模式、中压控制模式和功率控制模式;根据系统的数学模型,对不同工作模式下系统的控制策略和相应的控制器参数进行了研究和设计。通过仿真验证了控制策略的有效性和控制器设计的正确性。

关键词： 直流变换器   耦合电感   软开关   PFM  

摘要： 对开关电源轻量化、高频化、高效率的不断追求促使谐振开关技术在直流变换器中取得广泛应用。谐振开关变换器在保留常规谐振变换器自然软开关及低电磁干扰等诸多优势的同时,克服了谐振元件在开关周期内始终参与能量传递而导致损耗过大的弊端,在变换器高频化的潮流中颇受关注。通过对现有研究成果的学习,本文首先提出一种基于耦合电感的零电流开关(zero-current switching,ZCS)谐振开关变换器拓扑。在该拓扑结构中,使用单个紧密耦合的电感作为谐振元件,避免了多个分布谐振电感造成体积大的问题,而且漏感中的能量被谐振电容充分吸收进而削弱电流和电压对电路的冲击。变换器采用定导通时间的脉冲频率调制策略(Pulse Frequency Modulation,PFM),开关管根据负载电压实现自然换流,可以在较宽的输入电压和开关频率范围实现ZCS开通,借助耦合电感的电压箝位作用,在实现零电压零电流关断的基础上,进一步限制了电压应力,而且输出二极管为自然关断,克服了其反向恢复问题。为改善所提变换器输出电压可调范围较窄和功率等级较低的局限性,通过置换开关管和耦合电感的位置并增加额外的电感,进一步提出基于三个绕组耦合电感的隔离型ZCS谐振开关变换器。在改进的电路拓扑中,变换器的原边和副边共用耦合电感和开关管,谐振模式为原边开关管提供软开关动作环境,耦合电感通过副边向输出传递能量实现自动磁复位。此外,通过合理地配置原副边耦合电感的匝数比,增加了控制输出电压的自由度,进而实现对输出电压的双自由度调节,拓宽了输出电压调节范围,使其应用场合更加多样化。文中通过对所提变换器稳态动作原理的分析,划分了不同开关模态,推导了各个工作模态的数学模型,并详细分析了包括输出电压特性、ZCS临界条件、电压电流应力等稳态特性,特别针对耦合电感的漏感问题进行了数学解析,并讨论其影响。根据理论分析的结果进行了参数设计及损耗分析。最后,以Pspice为仿真平台搭建变换器的仿真模型,仿真结果证明理论分析准确性的同时也证实了变换器的优越性能。

关键词： 无刷直流电机   软开关   谐振极逆变器   零电压通断   开关损耗  

摘要： 无刷直流电机(Brushless DC motor,BLDCM)通常使用的是在功率逆变器侧的硬开关模式下通过脉宽调制(pulse width modulation,PWM)进行驱动的。在硬开关模式下,电机转矩脉动大、工作效率低,特别是在开关频率较高时,开关损耗将急剧上升,同时功率器件中存在的极间寄生电容在开关过程中会产生较高的电压变化和电流变化,可能耦合到输入端造成较高的电磁干扰和二极管反向恢复电流问题。因此,效率低、电磁干扰大限制了基于硬开关驱动的无刷直流电机在要求严格的场合应用,而软开关技术被很多国内外学者认为是解决这些问题的重要途径之一。本文主要针对无刷直流电机在传统硬开关模式下逆变器存在的诸多问题,将高频化后的软开关技术与无刷直流电机驱动控制系统结合在一起,通过添加辅助谐振电路,减小逆变器侧的开关损耗。根据不同工作模式下的等效谐振电路图,对谐振电路进行了深入分析,提出了合理的控制策略,并对电路模型进行了建模仿真和分析验证。本文主要研究内容如下:(1)首先,本文深入分析了无刷直流电机基本组成结构和工作原理,并根据理论分析对无刷直流电机的数学模型作出了公式推导,同时也分析了其工作特性,并在Matlab/Simulink环境下搭建了无刷直流电机的两种仿真模型,通过对搭建模型的仿真得到了电机转速、转矩和相电流等重要参数的波形图。(2)其次,通过对几种软开关逆变器特点的阐述和分析,选择了谐振极软开关逆变器作为本文的研究对象。然后将设计了具有零电压开通和关断能力的无刷直流电机谐振极软开关逆变器驱动控制电路,并对其原理以及几种工作方式进行了具体的分析,给出了各功率开关管的导通时间和顺序,并对此电路结构进行了Simulink仿真验证,验证了理论分析的合理性和可行性。(3)最后,根据无刷直流电机控制系统电路拓扑结构的设计,在Altium Designer18软件上对其模块电路进行了原理图绘制以及PCB线路板设计,同时也完成硬件电路的实时调试和部分软件程序的编写,并对部分软件设计也进行了调试。

关键词： 特高压直流输电   隔离开关   电场仿真   优化设计  

摘要： 特高压直流输电具有距离远、容量大、损耗低的优势,直流隔离开关作为直流输电的重要设备,其设计制造水平对整个系统的可靠性有着重要的影响。随着电力系统电压等级的提升,对电气设备的电晕放电,无线电抗干扰能力,以及外绝缘的要求更为严苛。因此对特高压直流隔离开关进行优化设计,使其满足直流工程的要求成为了当务之急。本文结合隔离开关的冲击放电试验和电场仿真分析,对特高压直流隔离开关进行了优化设计,本文研究的主要内容如下:本文根据电磁场中静态电场的计算仿真方法和有限元方法理论,利用Soildworks 软件建立±800kV 和±1100kV 隔离开关模型,结合 Comsol Multiphysics多物理场仿真软件对±800kV和±1100kV隔离开关的电场分布进行了仿真分析,得到其电场强度分布基本情况。在此基础上,对±11OOkV双均压环结构的隔离开关进行了操作冲击放电试验,检验其外绝缘特性是否满足要求,场强最大点和频繁放电位置基本一致。结合电场分析结果和操作冲击试验结果对±800kV和±1100kV隔离开关端部金具进行了优化。通过对特高压直流隔离开关的端部金具参数的改变,研究了均压环环径、管径、屏蔽深度及断口距离对隔离开关电场分布的影响。±800kV隔离开关通过缩短断口距离,增加均压环屏蔽深度以降低放电概率;±1100kV隔离开关将原有的双均压环结构改为全包裹的球形以改善电场分布,提高绝缘水平。为检验优化效果,本文对优化后的±1100kV隔离开关进行操作冲击放电试验,试验结果表明,蘑菇头结构的全包式屏蔽罩能够满足要求。±1100kV换流站多为户内换流站,需要验证隔离开关肘节顶部和阀厅顶部之间到的安全距离,本文通过采用肘节对地间隙放电的方法模拟隔离开关肘节对阀厅顶部的放电试验。最后根据仿真和试验结果给出了特高压直流隔离开关端部金具优化的推荐尺寸。本文利用操作冲击放电试验和仿真分析结果对特高压直流隔离开关端部金具的参数形状进行了优化,并验证了优化效果,使其满足特高压直流输电的要求。本文研究内容对提高我国直流隔离开关制造水平,以及特高压直流输电工程的建设具有一定的指导作用。

摘要： 浙江佳奔电子有限公司 专利名称:一种带通断功能的直流扳机开关 申请公布号:CN109801799A申请公布日:2019.05.24发 明 人:倪圣珑带通断功能的直流扳机开关,包括基座体、后盖和推轴,推轴的一端设置在基座体与后盖构成的箱体中,推轴的另一端延伸出箱体,其上设置有扳机;后盖上对应于推轴的位置设置有定位柱,定位柱上设置有复位弹簧;推轴的下方设置有动触臂和静触片,动触臂上设置有动触点,静触片上设置有静触点;动触臂的下方设置

关键词： 高温开关电源   SIC   反激   原边反馈  

摘要： 电源是指为电子设备提供能量的装置,一切电子设备的正常工作都离不开电源。而开关电源由于其体积小、功率密度大、稳定性好等优点,已经成为了应用最为广泛的电源设备之一。随着人类社会的不断发展,表层油气资源逐渐枯竭,深层油气资源将成为为今后重要的能源接替领域。井深的不断增加,使得井下温度越来越高,对开关电源的温度适应性也提出了更高的要求。而且随着半导体技术的发展,能够在宽温度范围内稳定工作的SiC功率器件的普及为高温开关电源的设计提供了更多可能性。本文基于一个井下开关电源项目,设计了能够在0～150℃的环境下稳定工作的宽输入双路输出开关电源模块。文中介绍了高温开关电源设计的整个过程:首先,根据项目的设计指标选择了最合适的反激拓扑并设计了能够满足温度要求的功率电路;然后找到了高温下的控制方案,进行了控制电路和驱动电路的设计并通过利用辅助绕组供电以及设计高温电容分压式启动电路解决了控制部分的供电问题;最后,为了保证输出电压的稳定,设计了高温下的隔离反馈电路,主要包括原边反馈的电路的设计以及系统补偿网络的设计,并在此基础上完成了高温变压器设计。本文在设计的基础上,进行了多个版本的PCB绘制和焊接,并完成了整个电源模块的调试,然后将电源模块的各项指标分别在常温(30℃)和高温(150℃)环境下进行了测试,最后使其通过了 150℃下48小时满载不间断工作测试。通过对测试结果的分析,验证了电源模块的性能能够满足项目需求,并且能够在高温下长时间稳定工作。

关键词： secondary modulation   three-level dc/dc converter   ZVS   三电平直流变换器   副边调制   零电压开关   Language of Keywords: English   Chinese  

摘要： 提出了一种副边调制软开关三电平直流变换器.该变换器具有如下优点:原边开关器件仅承受一半输入电压应力,且不需要额外均压器件;副边LC滤波器前的电压波形是三电平,可有效减小输出LC滤波器的体积;原边开关器件可实现宽范围零电压开通;副边开关器件可实现零电流关断.分析了电路的工作原理及软开关特性,并进行了比较及实验研究,实验结果表明该电路工作原理正确,能够正常工作. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

关键词： ±816kV直流隔离开关   通流能力计算   平衡弹簧优化设计   型式试验  

摘要： 特高压电网是指交流1OOOkV及以上电压的交流电网和直流±800kV及以上的直流电网,特高压电网将大大提升电网的输电能力,具有输送距离远、输送容量大、低损耗输送电力、单位容量成本低和节约土地资源等特点。根据国家电网公司的“十二五”规划,未来我国将建成“三纵三横”的特高压骨干网架以及13项直流输电工程(其中特高压直流工程10项)。形成大规模“西电东送”“北电南送”的能源配置格局。与特高压交流输电相比,特高压直流输电技术的快速发展,国内外投运的特高压直流输电工程也越来越多,预计到2020年前后,我国的特高压直流输电线路总长约26000千米,输送容量达到9440万千瓦。±816kV特高压直流隔离开关是直流特高压输电工程中重要的一次设备,我公司在自身优势基础上自主研发±816kV特高压直流隔离开关,即是为了满足国内特高压电力建设的需要,占据国内隔离开关行业技术制高点,也可以将特高压直流隔离开关出口到其他国家和地区为国家创汇。本文在回顾高压直流隔离开关国内外研究现状的基础上,进行了±816kV直流隔离开关的自主开发研制。论述了该高压直流隔离开关的原理、总体结构和研制过程中的关键技术难点,然后从通流能力、主导电平衡结构、平衡弹簧的结构、无线电模拟等方面进行了直流隔离开关的具体设计计算,开发研制的特高压直流隔离开关最后通过了国家标准要求的温升试验、覆冰试验、额定峰值耐受电流试验、额定短时耐受电流试验、机械寿命试验、绝缘试验等全套型式试验项口。型式试验表明,开发研制的高压直流隔离开关具有以下特点:产品设计合理、产品外形美观、结构科学合理、动作原理先进、操作稳定可靠、机械及电气性能优良,符合国家节能降耗和技术创新的发展理念,具有自主知识产权。目前公司已中标溪洛渡左岸-浙江金华±800kV特高压直流工程、山西晋北-江苏南京±800kV特高压直流输电工程、出口巴西美丽山等多个特高压直流工程,该产品的研发成功促进了公司快速进入直流输变电市场,取得了良好的效果及经济效益。

关键词： 高压直流电网   直流开关场   电流转移   重合闸   快速机械开关失灵  

摘要： 基于电压源换流器的柔性直流输电技术,具有输出谐波含量低、功率调节方便、可以向无源网络送电等卓越优势,在直流电网、多端直流输电领域得到广泛应用。由于直流输电系统自身结构和运行机理的特殊性,直流侧故障时故障电流上升速度快,故障传播速度快,会对直流电网的安全运行造成严重的影响,因此快速有效的直流侧故障切除和隔离技术一直受到广泛关注。采用直流断路器来清除直流侧的故障是未来的一种趋势,其中,基于电流转移原理的混合式直流断路器(Hybrid DC Breaker)具备良好的速动性、可低损耗经济运行的优点,是最受关注的一种直流断路器类型。但其应用于大规模的直流电网时所需采用的昂贵的主断开关数量较多,造价偏高,经济性差,而通过采用公用的“主断开关”的直流开关场,可以有效减少拓扑中主断开关的数量。现已提出的不同直流开关场拓扑有着各自的优点与缺点,对直流开关场分类分析、归纳总结,有助于后续对直流开关场研究的展开,并为未来工程应用中实际选型提供指导。基于电流转移方式,本文将现有直流开关场分为三类:选择转移型,单转移型和全转移型直流开关场,并开展了以下的研究工作:(1)分析三类直流开关场的拓扑结构和工作原理,对各类直流开关场的特点进行分析总结,同时考虑到未来高压直流电网下,直流开关场所应满足的基本要求,对各类直流开关场实际应用时的各方面性能进行了对比分析。(2)本文在现已提出的单转移型直流开关场拓扑的基础之上进行改进,提出了单向电流转移型直流开关场拓扑,分别分析了其在正常运行时分闸、合闸,线路故障时分闸、重合闸与快速机械开关失灵时动作过程的工作原理,同时对单向电流转移型直流开关场拓扑的优越性与多线路连锁故障的适应性问题进行了分析。最后在PSCAD/EMTDC软件上对所提拓扑的性能进行了仿真分析与验证。(3)将全转移型直流开关场内部元件故障分为内部电力电子器件组成的部件被击穿和直流母线接地故障两大类,分析各种内部器件故障情况下对全转移型直流开关场的影响,并在此分析的基础上提出了相应的拓扑改进方案,并分析改进的拓扑在直流母线接地故障时的工作原理,最后在PSCAD/EMTDC仿真软件上对改进拓扑进行仿真验证。

关键词： 开关设备   交直流   高压断路器  

摘要： 各有关单位:为提高高压开关行业、电力运行部门等从事设计、制造、试验、运检和抽检相关专业人员的技术水平,西安高压电器研究院有限责任公司和中国高压电器网联合中国电工技术学会输变电设备专业委员会和中国电机工程学会变电专业委员会共同举办"2019高压交直流开关设备技术培训研修班"专题培训会议。参会对象为高压开关行业、电力运行部