关键词： 直流微网   DC-DC变换器   非隔离   高压降   软开关  

摘要： 针对传统单级DC-DC变换器在分布式电源构成的DC 380 V直流微电网中变换困难的问题,提出了一种具有高降压比特性的新型拓扑结构.该拓扑结构利用中间电感和输出侧电感的分压特性,较好地实现了高降压比转换,并利用钳位电容的作用实现了电路的软开关动作.在分析其基本原理的基础上,给出了一定死区时间内软开关的实现条件,并通过对比介绍了该变换器的优势.最后通过仿真验证了上述理论分析的正确性.

关键词： C-DCDS直流刀开关装置   NCZ型离子膜电解槽   反向电流  

摘要： 介绍了NCZ型离子膜电解槽产生反向电流的原因、C-DCDS直流刀开关装置以及该装置减少反向电流的原理,并对C-DCDS直流刀开关装置的实际运用效果进行了分析。

关键词： 直流接地   继电器   电容   非电量保护  

摘要： 黑麋峰电厂10kV厂用电系统运行期间,由于直流系统异常,造成220V直流系统接地,并造成10kV开关保护装置REX521非电量保护开入继电器动作,开关误跳闸,影响了厂用电系统的正常运行。针对此次直流系统异常造成非电量保护开入继电器动作的原因进行分析,并提出解决方案。

关键词： 高电压传输比   高效率   开关电容   非隔离型   光伏电池   燃料电池  

摘要： 由于光伏、燃料电池一般输出电压较低,而母线电压较高,如果需要并网发电,前级的直流升压变换器要有很高的电压传输比,以实现高效地电能变换。基于基本直流变换器和开关电容变换器各自的优势,提出一种新的组合方式,推导出一系列的高升压比直流变换器拓扑,其基本思路为:在开关管关断期间,利用电感释放的能量,为多个开关电容进行并联充电,同时用脉宽调制(pulse width modulation,PWM)技术控制各电容的电压;开关管导通时,再将各电容串联起来,为负载供电,以提高变换器的升压比。分析各变换器的工作原理,并计算出各变换器的电压传输比。最后给出采用开关电容的高升压比变换器的详细设计过程以及实验波形,验证理论分析的正确性。

关键词： 开关电源   PWM   控制   移相全桥  

摘要： 随着工业生产的进步,各行各业对大电流直流变流装置的需求越来越高、越来越严格,传统直流变流装置由于其多采用工频整流方案,所以存在质量与体积大、灵活性不够、功率因数低等缺点,逐渐不能满足行业需求,与之相反利用数字化控制的开关电源具有可靠、稳定、灵活、易扩展等特点逐步被行业内接受并不断推广,由于单个电力电子器件的输出功率限制了模块总输出功率的大小,所以多个模块并联输出成为发展主流,均流问题也成为多模块并联工作以达到大功率输出的关键技术所在。本文在简单回顾高频开关电源发展历程的基础上,分析了移相全桥软开关技术在提高功率因数、减小器件损耗、延长器件寿命方面的重要作用,探讨了高频开关电源的工作原理,对多模块并联使用时采用的均流方法作了详细分析和比较,设计出一套开关型大电流可并联直流电源模块的方案,其中包括整流管整流桥、由IGBT组成的逆变桥、高频变压器、输出全波整流、直流输出滤波环节。本文设计的开关电源系统以DSP芯片作为核心控制器件,用以完成电源模块的保护、根据给定输入利用模糊PID算法产生驱动移相全桥的PWM脉冲、电源模块实时运行状态监控等功能。为了扩大输出电流,各并联模块间使用最大电流均流法使系统达到稳定输出。仿真分析和部分实验结果表明,论文所研究设计的大电流开关电源模块可以很好的实现设计目的,功率因数有所提高,输出电压达到了稳定的控制,以DSP作为核心控制器件实现了电压可调,最大电流均流法可以保证多个模块并联输出时电流差别不大,整个设计方案具有很好的工程实用价值。通过本论文的研究工作,有助于对大电流可并联软开关电源的分析、设计与建模,为拓展移相全桥软开关电路的应用奠定了基础。

关键词： 特高压直流输电   直流极闭锁   残余能量   接地开关  

摘要： 阀厅接地开关结构复杂、体积庞大,过多的接地开关不仅影响阀厅电场分布和空气安全净距,而且占用过大的阀厅空间体积,增加阀厅建设面积。工程建设和运行经验表明,阀厅接地开关及其相关设备多依赖进口,价格昂贵。过多的接地开关对阀厅建设的环保性、经济性具有较大的影响。因此,选择合理的接地开关配置方案成为阀厅优化设计的重要组成部分。接地开关直接关系到系统运行安全,这就要求接地开关优化时,必须考虑安全问题。直流换流阀由大量电感、电容元件构成,直流闭锁后换流阀内部将残留电荷,危及人员安全,延长维修时间,不利于系统快速恢复电力供应。因此,阀厅残余能量泄放机理研究同样重要,这直接关系到阀厅残余能量泄放措施研究的开展,与接地开关优化工作紧密相关。本文提出了以线性定常网络的零输入响应研究阀厅闭锁后残余能量泄放的思路,在阀厅网络结构模块化分解的基础上,利用网络函数理论求解换流阀网络零输入响应,对闭锁后阀厅残余能量主要来源及影响因素进行了初步分析。之后,搭建基于详细晶闸管换流阀模型的±1100kV直流输电系统仿真模型,对阀厅闭锁后残余能量来源、泄放通道,以及不同阀组闭锁方式、接地开关配置策略对残余能量泄放过程的影响进行了分析,提出了特高压直流换流站经济适用的阀厅接地开关配置策略。本文通过理论分析、仿真计算对换流阀能量衰减机理和阀厅接地开关配置方案进行了详细的研究,研究结果表明:换流阀关键节点电压波形呈振荡衰减趋势,其振荡程度由双曲函数决定;电压幅值主要受闭锁时刻晶闸管结电容残余电荷量影响,并且随晶闸管结电容和阀臂杂散电容比值的增大而减少;电压衰减时间常数τ主要决定于晶闸管阻尼电路参数和晶闸管均压电阻值;阀厅残余磁场能可以忽略不计,而电场能主要储存在晶闸管电容元件上,其衰减过程主要受晶闸管阻尼电容和阻尼电阻的影响;接地开关配置方案对阀厅残余能量泄放时间影响明显,单12脉动阀组的两台变压器阀侧均应配置接地开关,此时换流阀闭锁后阀厅残余能量泄放时间约为16.7s,比不配置接地开关时所耗时间缩减了约81%;在双12脉动整流桥所连接的Y/Y型换流变压器和Y/D型换流变压器阀侧绕组出线任一相配置一台接地开关(即Y1D1配置方式)时,其能量泄放时间仅比配置6台接地开关时长约0.14s。综合考虑工程实际的经济适用性,建议采用Y1D1接地开关配置方式。

关键词： 零电压开关   全桥变换器   TMS320F2812   数字化控制   Matlab/Simulink  

摘要： 真空自耗电弧炉是熔炼精密合金及贵重金属的重要设备,其核心部分之一是直流电源。随着全控型电力电子器件的容量不断增加,性能不断完善及应用技术不断突破,开关型直流电源必将应用于真空电弧炉系统中。由于传统的晶闸管调压电源和饱和电抗器调压电源存在体积大、效率低、噪音高、输出纹波大、动态响应慢等缺点,传统的模拟控制的高频硬开关直流电源又存在开关损耗高、稳定性差、可靠性及功率密度低等缺点,因此,研制高品质的直流电源模块显得尤为重要。本文通过分析国内外开关电源的研究现状,比较多种主电路拓扑及控制方式,并根据可并联开关型直流电源模块的主要性能指标,确定了系统的总体结构,选取结构简单技术成熟的移相ZVS-PWM DC-DC全桥变换器为主电路,并详细阐述了其工作原理。不但详细设计了电源模块硬件参数,建立了系统的数学模型,而且设计了恒流/恒压控制器、基于虚拟内阻的并联均流方式、基于DSP TMS320F2812的数字化系统控制方案。结合移相全桥软开关技术、数字化控制技术和数字化并联均流技术、设计了可并联开关型直流电源模块,其输出功率为3000A/50V,开关频率为24k Hz。通过Matlab/Simulink搭建了系统的仿真模型,进而搭建了实验平台。通过仿真及实验分析验证了理论分析与方案设计的正确性。

关键词： 开关电容   三端口变换器   双向功率流动   充放电模型   能量管理  

摘要： 多端口变换器可实现可再生能源输入源、储能装置以及负载的集中功率管理与控制,具有体积成本低、系统效率高、可靠性高等优点。在多端口变换器中引入开关电容技术,可以改善变换器性能。目前提出的开关电容多输入拓扑都包含两个电感,系统的体积、成本和电磁问题显著增加,且不能实现储能端口的双向功率流动。本文基于单电感双输入Buck和Boost变换器,利用开关电容分别构造出了几种新型电路拓扑,其中双输入Buck拓扑提高了系统可再生能源端口容错性,同时降低了储能输入源的电压等级,而双输入Boost拓扑提高了输出升压能力。论文分别给出了这两类拓扑的构成思想以及开关电容升压原理。通过对开关电容双输入Buck和Boost型拓扑进行对比,选择了一种输入源串联连接的Buck变换器作为载体,利用直接增加电流路径的方法,得到一种三端口拓扑,实现了储能单元的双向功率流动。论文详细介绍了三端口Buck变换器的三种工作模式,并对各个模式下的输入输出关系进行了推导;分析了变换器的开关电容升压性能,充分考虑电路寄生参数,建立了开关电容充放电模型,给出了电容电压纹波系数、充电电流以及充电效率的影响因素;针对可再生能源-蓄电池系统工况,设计了变换器的能量管理控制方案;为保证系统在三种工作模式下均具有较高的稳定性和快速性,分别建立了变换器三种模式下的小信号数学模型,并利用解耦矩阵对闭环调节器进行了设计。利用PSIM对三端口Buck变换器的原理和能量管理控制策略进行仿真。同时,在实验室搭建了一台负载最大功率为240W的三端口Buck变换器实验样机,对变换器主要硬件参数和软件程序进行了设计。仿真和实验结果均证明了变换器的可行性以及能量管理的正确性。

关键词： 新能源   联合发电   多输入   高增益   开关电容  

摘要： 人类在使用化石能源的同时,不可避免的对地球的环境和生态系统造成了巨大破坏。近年来,新能源的开发与利用越来越受到各国政府的重视,同时也得到了众多专家学者的关注。以光伏、燃料电池为代表的新能源发电,其输出端电压较低,无法满足并网逆变器的直流母线端电压要求。因此,研究具有较大电压增益的DC/DC变换器,实现光伏、燃料电池发电系统正常并网,成为当前学术界和工业界的一个研究热点。另外,为了实现性质、幅值和特征不相同的新能源之间的联合发电,多输入DC/DC变换器也显得尤为重要。首先,对现有的高增益DC/DC变换器的研究现状进行了综述,阐述了传统的新能源联合发电系统结构,并从非隔离型与隔离型两个方面入手,对现有的多输入DC/DC变换器进行了分析,根据分析结果对其发展历程进行归纳总结,讨论了多输入DC/DC变换器今后的发展方向。然后,阐述基于开关电容网络的DC/DC变换器构建方法,在电感电流连续导通模式下,对其工作原理、电压增益以及器件电压应力进行了分析;采用状态空间分析法建立了变换器的状态空间平均模型以及小信号扰动模型,推导出输出电压对输入电压传递函数G(s),对该传递函数的根轨迹以及频域进行了分析,分析结果为基于开关电容网络的多输入DC/DC变换器的稳定性分析提供了理论依据。最后,为了实现多种新能源的优势互补与优先利用,本文通过不同的构建方法,得到了两种基于开关电容网络的多输入DC/DC变换器,然后对其供电特性分别进行了研究,分析了这两种多输入DC/DC变换器的稳定性,并通过仿真研究验证了这两种变换器理论分析的正确性。另外,以基于开关电容网络串联的多输入DC/DC变换器为例,采用交错控制方式搭建了实验样机,实验结果证明了该变换器理论分析与仿真分析的正确性。

关键词： 直流断路器   直流开关   电气   61850   低压成套开关设备   电工   IEC   变压器   总索引   智能电网   配电网   谐波检测