关键词： 站用电   切换试验   直流屏   交直流系统   蓄电池供电   自切装置   供电公司   故障总数  

摘要： 1现场试验故障情况站用电及直流切换试验以消除站用交直流系统中的潜在隐患为目的,主要完成以下三个项目:站用电切换试验;直流屏两路交流切换试验;检查直流屏两路交流全部失电时的蓄电池供电情况。松江供电公司500多座10 kV开关站站用电及直流切换试验发现了24处典型故障,根据不同投运年份,汇总于表1。由表1可以看出,蓄电池问题数量最多,占到故障总数的70.83%,其次是交直流自切装置中的接触器故障,熔体熔断情况较少。

关键词： 低压直流成套开关设备和控制设备   标准差异   试验分析  

摘要： 介绍了JB/T 8456-2017低压直流成套开关设备和控制设备标准换版的标准差异及试验分析。

关键词： 中压直流开关   光纤环网   时序控制  

摘要： 为满足12 kV及以下交直流高压电器短路通断能力测试要求,本文设计并实现了一套试验控制系统。本系统由UPS电源柜、直流屏、控制台、控制柜、远程I/O箱、阀岛控制柜、数据采集柜组成,包含逻辑控制和时序控制两条网络。逻辑控制网络采用光纤环网结构,实现就地/远程实时、准确的监控,满足安全联锁要求,确保了设备及人身安全;时序控制网络中控制器与现场设备采用光纤连接,时间控制精度高、安全性高。本系统满足试验室集中控制和监视的要求。

关键词： 6kV开关所   直流系统   故障  

摘要： 整个6kV开关所运行的可靠性取决于直流系统是否运行的安全、稳定,而直流系统接地是造成6kV开关所直流系统运行故障的常见原因。鉴于此,对造成6kV开关所直流系统接地故障的原因进行了解析,并探讨了一系列查找和处理6kV开关所直流系统接地故障的办法,同时提出了定期检测的预防措施。

关键词： 无刷直流电机   软开关   谐振逆变器   矢量控制  

摘要： 为了改善传统无刷直流电动机驱动控制存在的转矩波动大、效率低以及硬开关模式下逆变器侧的开关管功率损耗大等问题,本文提出了一种新型无刷直流电机驱动谐振极逆变器的矢量控制策略。该策略通过矢量算法进行驱动控制,并在传统硬开关逆变器的基础上添加辅助谐振电路,然后根据不同模式下的等效电路图,分析了逆变器的工作原理。最后,在Simulink中进行仿真,其结果验证了该方法在电机正常工作情况下,具有转矩波动小、开关损耗低以及工作效率高等优点。

关键词： 整流器   谐振   软开关   零电流开关   直流母线   桥臂   直流环节   开关损耗  

摘要： 为降低硬开关整流器开关损耗、提高效率,提出一种谐振直流环节电流型软开关整流器的拓扑结构,其辅助谐振电路与直流母线并联,无辅助器件串联在直流母线上。通过辅助电路的谐振使直流母线电流从整流器桥臂换流到辅助电路的支路上,当流过整流器桥臂上的电流为0时,整流器桥臂上的主开关可以实现零电流开关,同时辅助开关也实现了软开关。依据不同工作模式的电路图,分析电路各个工作模式的工作过程,完成一个工作周期的相平面分析,讨论电路设计规则以及辅助电路损耗与谐振参数之间的关系。实验证明整流器的开关器件完成了软切换。因此,该新型谐振直流环节电流型软开关整流器能处于高效率运行。

关键词： PWM直流变换器小信号建模   通用开关耦合电感模块建模法   电流断续工作模式建模   漏感及软开关电路建模  

摘要： 高变比直流变换器作为新能源输出接口,常常具备软开关、低纹波和低损耗等特点,但其电路拓扑比较复杂,给建模分析带来挑战。根据调研,此类拓扑构造有规律可循,往往可由一个或多个基本拓扑单元推演得到。因而其动态建模过程也应该存在类似的推演过程,即以基本拓扑单元模型为基础,根据拓扑构造规律便捷地推演得到复杂高阶拓扑的模型。基于这一思想,本文在通用开关耦合电感模块（TIS）建模法的基础上,一方面从复杂高阶拓扑建模着手,提出了更适用于高阶变换器建模的通用ETIS模块,另一方面,将原有的基于电流连续模式（CCM）的TIS建模法拓展至电流断续（DCM）情况下,并解决了考虑漏感和箝位软开关电路情况下的建模问题。主要研究内容如下:1)提出了适用于高阶拓扑的通用ETIS模块建模法。通过引出TIS模块的内部端子,提出了通用ETIS模块,提升了通用模块应用于不同拓扑的自由度。在此基础上推导了CCM模式下ETIS模块的非理想大信号模型、稳态模型和小信号模型。通过大量应用实例阐明了该通用建模法的实施方法。最后用仿真和实验验证了所提出ETIS通用建模法的正确性、便捷性以及广泛适用性。2)提出了基于TIS模块的DCM模式下的非理想改进通用建模方法。传统的一阶DCM模型精度有限,有效频率范围不到1/5开关频率。本文在TIS建模法通用性和便捷性基础上,所推导的非理想改进DCM模型频带宽度可达3/5开关频率,提高了建模精度和有效频带宽度。3)提出了基于TIS模块的含漏感和箝位电路的通用建模方法。高变比拓扑常采用变压器和耦合电感,其漏感和箝位电路是这一类电路建模分析的难点。本文通过在TIS模块内部引入了箝位电路支路,推导了含漏感以及箝位端子后的TIS模块非理想大信号模型、稳态模型和小信号模型。结合实际应用案例,通过仿真和实验验证了所提出通用建模法能在2/3开关频率下精确建模,证明了理论分析的正确性和有效性。本研究丰富了PWM型直流变换器动态建模的技术手段。所提出的通用建模法可减少建模过程中的计算工作量,并提升了建模精度。相关理论分析通过结合大量应用实例,进行了仿真和实验论证,对相关研究工作有参考价值。

关键词： 中压直流汇集   零电流开关   支干分流型全桥变换器   磁密分析   大功率高频变压器   大功率变换器装置  

摘要： 相对于传统的中压交流汇集技术,新能源发电采用中压直流(Medium Voltage Direct Current,MVDC)汇集可避免使用笨重的工频变压器,且无功角、频率稳定和多逆变器并联的高频震荡等问题,越来越受到关注。本文以适用于新能源发电MVDC汇集的大功率DC/DC变换器为研究对象,从拓扑结构、控制策略、软开关实现、变压器磁密分析、装置研制等方面进行研究。本文研究工作主要包括三个部分:第一部分包括第二章至第四章,研究了适用于新能源发电MVDC汇集的大功率DC/DC变换器的拓扑创新、控制策略和零电流开关(Zero-Current-Switching,ZCS)实现。第二章基于元件复用思想,提出了一种支干分流型ZCS全桥变换器,通过复用一个半桥,只需六个开关管(均为IGBT)和两个变压器即可组成主辅两个全桥单元。其中,主干路的主全桥单元以50%固定占空比开环运行,而支路的辅助全桥单元采用简单的斩波控制即能使整个变换器始终工作于电流断续模式(Discontinuous-Conduction-Mode,DCM),从而实现全负载范围内主开关管和所有整流二极管的ZCS开通和关断,从而有效降低开关损耗。此外,提炼了一种实现ZCS的支干分流思想,即利用只传输小部分功率的辅助支路的小电流关断来实现传输大部分功率的主干路所有主开关管的ZCS开通和关断。第二章变换器中电流波形为三角波,电流峰值偏高。为此,第三章将LC串联谐振技术引入支干分流思想中,提出了一种支干分流型谐振ZCS全桥变换器,可有效降低电流峰值以及小电流关断点的电流值,减小开关管电流应力的同时进一步降低了开关损耗。还详细分析了变压器变比和谐振参数对峰值电流和关断电流的影响,并给出了优化方法。在相同的变换器参数下,第三章变换器的电流峰值至少可以降低19%,而关断电流则降低了50%以上。在此基础上,第四章通过改进辅助支路结构或/和主干路采用传统中性点箝位型三电平电路,成功将辅助支路开关管或/和主干路开关管的电压应力降低至原来的一半,并得到三种低电压应力的支干分流型谐振ZCS DC/DC变换器。第二部分,即第五章,研究了工作于DCM的大功率串联谐振全桥变换器(Series Resonant Converter,SRC)的磁密变化情况。大功率DCM-SRC能够实现所有开关管的ZCS,且自带输出短路保护,所以也适用于新能源发电MVDC汇集场合。为避免大功率DCM-SRC中的高频变压器发生磁芯饱和现象,对其进行了详细的磁密分析,发现了传统定脉宽变频调制下的大功率DCM-SRC具有磁密高低不同的两种工作模式,推导了两种工作模式各自的磁密表达式,分析了出现该现象的临界条件从而确定了其根本原因。为避免磁密较高的工作模式,首先从优化参数设计角度提出了大功率高频变压器变比设计规则,并验证了其可行性。再从控制策略角度出发,在保留ZCS等优点的基础上,提出一种非对称定脉宽变频调制,除了可彻底避免磁密较高的工作模式,还将开关管的电流峰值降低至少50%。第三部分,即第六章,为充分说明大功率DCM-SRC应用于新能源发电MVDC汇集的可行性,研制了一台±35k V/250k W DCM-SRC装置。该DCM-SRC在变比优化设计规则的基础上采用传统定脉宽变频调制,完成了关键参数的设计和器件选型,设计了大功率IGBT的水冷散热方案。研制过程中,大功率高频变压器因高压爬电而发生故障,为此,优化了高压绕组骨架结构,大幅增加了爬电距离,并成功研制了一台250k W高频变压器。最后,搭建了一台±35k V/250k W DCM-SRC装置,并完成了测试实验,包括大功率IGBT的温升实验和250k W高频变压器的性能测试等。

关键词： 高增益   软开关   开关电容   双向变换器  

摘要： 在全球能源资源匮乏、生态环境恶化等问题日益严重的今天,太阳能等清洁可再生能源的开发利用引起全球广泛关注。光伏电池具有输出不稳定的特点,因此引入了储能系统增强整个系统的稳定性与可靠性,为了完成储能系统与高压母线之间能量的双向传输,本文提出了一种高增益软开关双向直流变换器。该变换器在相同电压转换比条件下具有占空比更低、开关损耗更小、电压应力更低的优势。在此基础上推导出两种输入并联组合方式形成的变换器,提升了原变换器功率处理能力。论文的主要研究内容及取得的研究成果如下:首先,归纳总结了现有高增益变换器类型及其特点,针对其电压增益、开关方式以及电压应力进行分析,选定了开关电容型与boost变换器组合所得的变换器进行进一步研究,针对该变换器存在的硬开关问题提出改善方法,形成一种新型的高增益软开关双向直流变换器。其次,为了提高变换器功率处理能力,用输入并联输出并联的方式对第二章基本高增益变换器进行了拓展,通过电路分析对拓展后电路的辅助电感进行功能复用,进一步简化电路得到一种双高增益软开关单元双向直流变换器。最后,将变换单元进行等效变换得到浮地式与非浮地式单元,将其应用于输入并联输出串联组合方式,得到一种可进一步提高电压增益的含浮地单元高增益软开关双向直流变换器。

关键词： 柔性多状态开关   直流电压控制   干扰抑制   协调控制   平滑切换  

摘要： 随着分布式电源的大规模接入,配电网的功率流向日趋复杂,电压越限问题日益突出,供电可靠性及电能质量水平有所降低。柔性多状态开关作为一种新型柔性配电设备具有广阔的应用前景,其相比传统配电网中的联络开关具备更加灵活的潮流调控能力。为提高系统运行的稳定性和可靠性,本文重点研究了柔性多状态开关的直流电压控制及平滑切换策略。首先,分析了柔性多状态开关的基本工作原理,介绍了柔性多状态开关的配电网接入拓扑与端口变流器主电路拓扑结构,并在建立了柔性多状态开关数学模型的基础上,研究了内环电流控制以及外环恒有功与无功控制、恒直流电压与无功控制、恒交流电压与频率控制等柔性多状态开关的基本控制。其次,为减小系统干扰对柔性多状态开关直流母线电压的影响,采用将干扰观测值前馈的干扰抑制方案,提出了基于改进型线性扩张状态观测器的直流电压干扰抑制策略,仿真结果表明所提策略能够有效抑制系统干扰引起的直流电压波动;而为维持馈线故障情况下柔性多状态开关直流母线电压的稳定,以主从控制为基础并结合配电网信息,提出一种适用于柔性多状态开关的直流电压协调策略和控制端口选择方法。最后,为在进行多端口协调控制时实现柔性多状态开关工作模式的平稳过渡,分析了模式切换时产生冲击和振荡的原因,通过稳态电流补偿减小切换前后控制器状态差,提出了适用于柔性多状态开关的平滑切换策略,同时在锁相环上增加离网锁定和并网预同步环节设计了并离网相位平滑控制结构。仿真结果表明,所提策略能够实现多种条件下柔性多状态开关的平滑切换。