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： 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： 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： 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： 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： 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。

关键词： 多端混合直流输电   直流并联高速开关   长时燃弧耐受   直流开断特性  

摘要： 多端直流输电技术可有效缓解中国输电走廊紧缺问题,并解决大规模的清洁能源并网,通过配置直流高速开关(high-speed switch,HSS),可实现多端直流系统第三站的在线投退及直流线路故障快速隔离。但目前国内缺乏±800 kV HSS设备的制造技术与试验经验。为掌握核心技术,文中首先简要介绍多端直流输电工程对HSS的功能需求,提出HSS的运行工况及关键技术参数。其次,着重介绍研制±800 kV HSS特殊性能验证试验,包括长时燃弧耐受关键技术及无震荡回路开断直流关键技术及其研究现状,提出了±800 k V HSS关键性能的考核方法和型式试验要求,并对其下一步的研究方向给出了建议。

关键词： 直流高速开关   断口   外绝缘   有限元法仿真  

摘要： 直流高速开关(high speed switch,HSS)作为多端柔性直流输电系统的关键设备,其可靠性具有重要意义,而断口外绝缘特性是影响HSS安全稳定运行的重要因素。文中采用有限元法针对HSS实际运行工况进行建模仿真,根据断口内绝缘及外绝缘的电场分布获得最恶劣的运行工况,研究该运行工况下HSS断口外绝缘在淋雨与污秽等环境下的电场分布特性,分析有限空间内断口加长提高外绝缘性能的可靠性。研究结果表明:实际运行过程中,HSS一侧隔离开关拒动、一侧通过阀侧接地为最恶劣的运行工况,在该运行工况下,淋雨环境中断口伞裙电场分布均匀,但电场强度整体增加,污秽条件下外绝缘电场分布与干燥条件下相似,但在高压端电场畸变程度显著增加;随着断口长度、外绝缘爬电距离增加,外绝缘电场模值整体下降,断口长度的改变对隔离开关外绝缘性能影响较小。以上研究对HSS断口外绝缘优化设计具有一定参考意义。

关键词： 直流配电网   直流变压器   模块化多电平结构   电流应力   零电压开关   移相控制  

摘要： 针对模块化多电平开关串联型直流变压器在中压侧端口电压偏低和轻载情况下存在电流应力增大、运行效率降低的问题,提出了一种基于低压侧全桥内移相控制的电流优化控制策略。通过移相控制,在高频变压器端口产生零电平区间,抑制了传输电感电流尖峰,降低了器件电流应力及损耗。通过研究该直流变压器的工作模式,分析电流应力,以电流应力优化为目标制定优化控制策略。该策略采用分段计算移相角的方法,在维持开关管软开关特性的同时达到良好的闭环控制效果。最后,通过仿真和样机实验验证了所提优化控制策略的有效性。

关键词： 永磁闭锁机构   永磁操作机构   磁路分析  

摘要： 针对广州地铁某线路直流牵引系统,着重分析了NDC直流开关永磁操作机构、永磁闭锁机构、大电流脱扣装置、无源转移线圈等部件的结构功能,对NDC直流开关的操作机构合闸和复位过程、分闸和大电流脱扣过程及磁吹灭弧过程的磁路变化进行了详细论述,总结了NDC直流开关分合闸、复位、脱扣及磁吹灭弧的原理,为NDC直流开关的维护及故障处理提供了参考。