关键词： 柔性互联开关   中压交直流混合配电网   多端口变换器   潮流调节  

摘要： 随着分布式能源的高比例渗透和电动汽车的大量接入,传统交流配电网在电能质量、潮流调控和供电可靠性等方面面临着巨大挑战。基于柔性互联开关,构建柔性互联系统,可有效缓解上述问题。现有的中压柔性互联工程普遍采用背靠背型模块化多电平换流器(back-to-back multilevel modular converter,BTB-MMC)方案,多个MMC通过直流链路相连实现所连馈线的互联互通,并由此构建中压直流配电网,形成交直流混合配电网,以更好的消纳直流负荷,但该方案成本高、占地面积大,不利于大规模推广。因此,该文结合MMC结构特点,提出一种适用于交直流混合配电网的多端口的柔性互联开关(multi-port flexible interconnection switch,MPFIS),通过小容量模块引出多个中压交流端口互联多条中压交流馈线,通过协调控制方式实现各馈线的有功无功解耦控制。其具有的中压直流端口,可连接中压直流配电网。围绕提出的MPFIS拓扑,分析其功率调节原理、能量平衡机制,并提出相应的控制策略。接着,为阐述MPFIS方案的优势,将该方案与常规BTB-MMC方案进行对比。最后,仿真与实验结果验证了所提方案及控制策略的可行性与有效性。

关键词： 地铁   接触网   隔离开关   状态监控  

摘要： 目的:地铁接触网隔离开关是接触网停、送电控制的重要部件,隔离开关的稳定分合工作直接关系到停、送电流程的准确执行。因此,要提升接触网系统隔离开关设备的故障侦测手段,尽早发现故障的前期潜在表征,降低该类问题的发生概率。方法:运营维护中,隔离开关故障可区分为机械类故障与电气类故障。对于多数故障部件的拆解分析显示,隔离开关设备在故障前存在诸多肉眼不易察觉的潜在隐患。及早发现、提先预警、提前介入,可以在很大程度上降低故障的发生并提升设备运行的可靠性。本项目的技术路线为通过在电机主回路中前置采样单元,开展开关电机分合时的电流-时间曲线录波,之后通过后台数字处理单元学习不同情况下的故障波形并开展关键特征比对,最终输出异常结果形成预警。结果及结论:本项目通过模拟隔离开关的典型故障,利用示波器开展设计与模型验证,最终制作出成熟、可靠的工业产品,大幅度地提升了现场在线设备的可靠性。

关键词： 大电流快速开关   直流断路器   永磁操动机构   电磁斥力机构   多场耦合   有限元计算  

摘要： 快速开关分闸稳定性是影响直流断路器开断性能的关键要素。文中对大电流快速开关的双弹簧永磁操动和电磁斥力双动机构的分闸过程,用有限元方法进行电磁、热和位移等多物理场耦合计算,分析了永磁操动机构驱动线圈是否有必要投入以及不同驱动线圈电流对双动机构分闸特性的影响。结果表明:在永磁操动机构驱动线圈投入的情况下,可提前将永磁吸力抵消,进而避免电磁斥力因做功时间较短而引起分闸回弹现象;由于分闸初期电磁斥力非常大,永磁操动机构驱动线圈的投入对分闸初期的速度影响较小;在电磁斥力消失后,永磁操动机构驱动线圈电流在一定范围内越大,到达额定开距的速度越大,为避免其造成分闸反弹,应合理选择驱动线圈电流值。将仿真结果与实际样机分闸特性曲线进行对比,二者具有较好的一致性,验证了仿真方法的正确性。

关键词： 城市轨道交通   直流开关   智能故障分析   关联规则   维护策略  

摘要： 随着城市轨道交通线网规模的发展,对供电系统设备的可靠性提出了更高的要求,故障处置能力成为影响安全运营的重要因素。设备之间存在紧密联系,故障现象与故障原因会存在大量关联关系,同一个故障诱因会导致多个故障表现,同一个故障现象也有可能是由不同故障诱因引起的,因此需研究故障诱因与故障现象之间的关联关系。基于上海轨道交通直流开关故障数据进行关联规则分析,挖掘设备故障形成机理,探索智能故障分析模式。该研究结果有助于运维人员了解直流开关在何种外部条件下更容易发生故障,能够解决目前故障定位不准、设备维护不全面、效率低等问题,有助于完善相关维护策略和智能故障分析体系、合理配置抢修人员和设备。

关键词： 电弧模型   直流开关   振荡回路   电容  

摘要： 振荡回路在直流开关开断过程中通过提供振荡电流来创造“过零点”,振荡过程对成功开断与否具有决定性作用,因此亟须研究振荡回路参数对开断的影响。现有研究尚未在结合开断回路电弧特性的基础上考虑振荡回路寄生参数,存在参数不匹配、准确性低等局限性。该文首先根据实际工程参数,建立了含寄生参数的等效多电容组合的振荡回路改进模型。然后,基于Simulink仿真平台对振荡回路改进模型开展仿真研究;同时开展了振荡回路本体特性实验,验证了仿真的正确性。最后,在考虑电弧特征的基础上,深入研究振荡回路参数对开断过程的影响机理,得出了RLC参数与开断特性间的映射关系。

关键词： 选择性保护   短路保护装置   母联开关   船舶直流电网  

摘要： 船舶直流电网具有短路电流大、电气特性易受电网杂散参数影响等特点,且受舱室空间限制,直流电网母联开关在故障关断保护性能不变的前提下需实现小型化和对称型拓扑。为解决船舶直流电网短路保护问题,文章通过典型直流电网多工况点仿真与试验相结合的方法,分析得出支撑电容器和母排的杂散参数影响短路电流的规律,即为保证器件安全,固态断路器关断时间应不大于200μs,且需解决母联开关关断时的瞬态过压抑制问题。根据分析结果,文章提出一种适用于船舶应用场景的固态断路器,其采用镜像对称型母联开关拓扑,并借助相应仿真分析对拓扑进行了性能优化。实际短路试验结果证实,所设计的母联开关能满足母排和支路短路时正常侧直流电网连续性供电条件。实船试验结果显示,固态断路器可实现100μs级关断,所设计的母联开关拓扑能满足船舶直流电网短路保护需要,且母联开关短路故障关断控制延时减小了关断过压波动,系统更安全。

关键词： 浮空器电源   直流升压变换器   非谐振线性软开关技术  

摘要： 临近空间浮空器在通信保障、地质勘探、科学实验等领域得到广泛应用，其电能变换设备因特殊的应用场景，要求具有高效、小型化和轻量化特征，又因浮空器电源中的光伏电池的输出侧端口电压较低，直流母线电压较高，研制出高效率、高功率密度和高电压增益的直流变换器对临近空间浮空器电源至关重要。在此技术背景下，本文基于可以实现高增益的箝位电容变换器和非谐振软开关技术，提出一种新型电流均衡非谐振线性软开关直流升压变换拓扑。所提出的新型拓扑能够实现所有开关管的零电流开通和所有二极管的零电流关断，同时能够消除因电容充放电导致的器件电流尖峰。最后通过仿真和硬件实验验证了所提拓扑的有效性和正确性，为临近空间浮空器电源中直流升压电能变换提供了一种新的拓扑选择。

关键词： 超导聚变   失超保护系统   爆炸开关   黑盒电弧模型   电路仿真  

摘要： 爆炸开关是一种由炸药驱动、快速响应、高可靠性的直流断路器,已在ITER、EAST等多种失超保护系统中得到应用。作为一种直流断路器,电弧是决定其换流过程的主要因素,其水下燃弧、熄弧的特性的相关研究是目前此类断路器设计中的空白。电弧动态模型是研究电弧特性的常用方法,当建立的模型与试验过程中所观察到的断路器性能有良好的对应关系时,模型可用于建立爆炸开关的结构设计和换相特性之间的关系,为开关的设计优化提供理论依据。通过分析对比了几种不同的电弧模型,给出了适用于爆炸开关设计过程中的黑盒电弧模型,应用了Parameter Sweeping Strategy,研究了电弧模型中的参数取值规律,并结合试验验证了这种模型的可行性,为中国核聚变工程试验堆(CFETR)失超保护系统中爆炸开关中的研制提供了理论依据。

关键词： 直流海上风电场   直流输出型直驱风机   全桥三电平DC/DC变换器   软开关   电流断续模式  

摘要： 随着海上风电场容量的扩大和离岸距离的增加,避免了无功电压问题的直流风电场得到了日益广泛的关注。直驱风机作为海上风电开发的主流机型,通过DC/DC变换器的设计可实现直流并网。首先,依据机组直流并网需求提出了一种二重化三电平软开关DC/DC变换器方案,在减小变换器体积的同时有效降低了变换器的开关损耗;其次,在详细分析子变换器工作原理的基础上给出子变换器重要参数的设计方法;然后,依据DC/DC变换器的控制目标,给出了其在稳态和故障阶段的控制策略,实现了机组的安全稳定高效运行;最后,通过仿真算例验证了所设计的DC/DC变换器拓扑的优越性和控制策略的有效性。