采用模糊控制和脉冲宽度调制技术的同步真空开关位置伺服控制器设计

为保证真空开关动作时间长期稳定性,针对同步真空开关性能受开关动作时间分散性的影响,采用了位置伺服控制使真空开关动触头实现预定的最佳参考轨迹运动。在分析控制电压、环境温度、闲置时间等因素对永磁机构真空开关运动及操作时间影响的基础上,给出了同步真空开关位置伺服控制原理;设计了基于模糊控制和脉冲宽度调制(PWM)技术的同步真空开关位置伺服控制器,并对35kV同步真空开关进行了伺服控制性能测试。测试结果表明,真空开关动触头能很好地跟踪参考轨迹运动,开关合分闸时间分散性在±0.2ms范围内,满足IEC62271-302标准对开关操作时间一致性的要求。

基于DSP的无功补偿电容器组同步投切装置

针对现有的10 kV无功补偿电容器组投切时产生的开关暂态过程危害,提出了一种基于DSP和自适应控制的无功补偿电容器组同步投切控制系统。它采用数字信号处理器(DSP)TMS320F206和6通道同时采样芯片ADS7864,实时测量系统有功和无功功率,提取电压信号的零点;采用自适应算法控制断路器在电压零点投入电容器组,在电流零点切除补偿电容器组,以降低投切电容器组时产生的过电压和涌流。实际测试表明,该方案具有可靠性高、运行稳定等优点,还能与现代变电站综合自动化、调度自动化系统相配合,实现变电站无功控制。

基于电阻分压的10kV电子式电压互感器

基于电阻分压器的电子式电压互感器的原理、结构和输出信号等与传统的电压互感器有很大不同,其性能主要受电阻特性和杂散电容的影响。从等效电路的角度分析了电阻特性和杂散电容对电子式电压互感器测量准确度的影响;利用Ansoft软件包建立分压器的有限元模型对杂散电容进行了计算分析,并根据杂散电容分布对屏蔽罩进行了设计。在理论分析基础上,研制了一台电阻分压式的10kV电子式电压互感器,并进行了准确度测试。测试结果表明,设计的10kV电子式电压互感器准确度满足IEC 60044-7标准要求,准确度达0.2级。

PIN型功率二极管动态特性物理模型参数提取

PIN型功率二极管在电能变换和处理的电力电子装置中被广泛应用,但是长期以来其内部物理模型参数有效提取方法的缺乏限制了其仿真模型的应用和使用水平的提高。本文以PIN型功率二极管为对象,在对其内部物理结构与动态特性分析基础上,确定了决定其动态特性的关键参数。采用Saber软件动态仿真与量子遗传算法相结合的方法对PIN型功率二极管内部关键物理模型参数进行优化辨识。最后,对ZP800A3000V型号的PIN型功率二极管器件进行了参数提取和实验测试,证明了该方法的有效性。

断路器相控开断短路电流智能控制装置研究

针对高压断路器相控开断短路电流,设计了基于可编程逻辑器件FPGA和数字信号处理器DSP的断路器智能控制装置。该装置采用FPGA完成遵循IEC61850-9-2LE协议的采样值报文实时接收和硬件解码,通过时钟同步技术减少采样值报文网络传输延时对短路电流相控开断性能的影响。对接收的采样值信号,应用自适应数据窗LMS算法实现短路电流特征参数快速提取,基于Pade逼近实现故障电流趋势的准确预测,采用二分法搜索有效零点获取最佳开断区间。建立测试平台对智能装置和算法进行验证,结果表明,设计的装置能实时准确地预测短路电流最佳开断点,为相控开断短路电流提供保障。

混合式直流断路器的多路隔离驱动电源设计

驱动电源是保证混合式直流断路器稳定工作的关键设备之一。为此提出了一种新型的多路隔离驱动电源系统结构,驱动电源采用全桥LCL谐振网络保持电流输出特性,以高压电缆线和光纤作为电气隔离介质,通过磁环实现多路输出。分析了多路隔离驱动电源的系统结构中的各个模块作用以及全桥LCL谐振变换器的工作过程。设计了变压器和磁环、LCL滤波器参数。通过Simplorer和Maxwell仿真软件对多路隔离驱动电源进行了仿真研究,结果证明变换器可获得良好的恒流特性,输出更加稳定。最后搭建了一台每路输出3 W、0.6 A的多路隔离驱动电源的实验样机,验证了可行性和有效性。

基于WLMS算法的高压断路器可控开断故障电流研究

可控开断故障电流能有效提高断路器的开断能力和延长其电寿命。断路器可控开断故障电流的关键是快速提取故障电流参数,准确预测开断过程中电弧熄灭时的故障电流零点,确定断路器触头最佳分离时刻。采用加权最小均方差算法WLMS实现对故障电流参数估计,运用F0假设检验方法提取故障电流初始相角,并采用自适应算法改变采样数据窗,从而快速预测故障电流零点。采用MATLAB建立高压断路器可控开断故障电流模型和故障录波数据,并对提出算法的性能进行了测试验证,测试结果表明,提出算法能够在故障发生后10 ms内准确地预测出电流过零点,并且估计的电流零点误差小于±1 ms。

10kV低功率电子式电流互感器LPCT的研究

为了提高电流互感器的可靠性和准确度,从而提高电力系统的安全、稳定和经济运行,笔者详细分析了取样电阻、二次电流精度和干扰电磁场等因素对电子式电流互感器准确度的影响,并提出了相应的改进互感器准确度和电磁兼容措施。在理论分析基础上,研制了一台10 kV低功率电子式电流互感器,并对样机进行了准确度测试。测试结果表明,设计的样机准确度满足IEC 60044-8规定的0.2级测量和5P20保护要求。

并联电容器组同步关合最佳目标相位的确定

分析了断路器绝缘特性和合闸时间分散性对并联电容器组同步关合的影响;建立数学模型,给出了根据断路器关合特性和合闸时间偏差确定电容器组同步关合最佳目标相位的方法。根据建立的数学模型,计算了在不同关合特性和开关合闸时间偏差下的同步关合最佳相位和对应的最大开关预击穿电压,为电力系统中电容器组的同步关合控制系统设计提供了理论依据。

基于自适应神经元的短路电流参数提取

真空断路器实现选相分闸的关键是快速提取短路电流参数。传统快速傅立叶(FFT)和最小二乘参数估计方法由于响应速度慢、计算量大难以满足选相分闸的实时要求;该文基于自适应神经元,给出了一种真空断路器同步开断短路电流时快速提取短路电流参数,预测电弧熄灭时电流零点的方法。介绍了自适应神经元估计短路电流参数的基本原理,采用正交滤波器消除衰减直流分量和误差自相关估计自适应改变学习步长,加快神经元的学习收敛速度和减少稳态误差。MATLAB仿真验证了所提方法的快速性和有效性。

基于电阻分压器的10kV电子式电压互感器的研制

基于电阻分压器的电子式电压互感器(EVT)的原理、结构和输出信号等与传统的电压互感器有很大的不同,其性能主要受电阻特性和杂散电容的影响。本文利用ansoft软件包建立了分压器的有限元二维模型并对电场进行了分析,根据电场分布确定了电子式互感器的屏蔽罩及均压环的设计。在静电场分析基础上,研制了一台电阻分压式的10kV电子式电压互感器,并对准确度进行了测试。测试结果表明,本文设计的10kV电子式电压互感器满足GB/T 20840.7-2007标准要求,准确度达0.2级。

同步断路器的统计特性分析及自适应控制

电容器组同步投切的关键问题是断路器投切相位准确度。该文分析了参考电压零点同步误差和操动机构动作时间分散性对断路器同步投切无功补偿电容器组控制准确度的影响。采用自适应同步采样算法减少参考电压零点同步误差;根据断路器合、分闸时间分散性的统计特性,采用补偿算法和自适应控制减少控制电压、环境温度和操作历史对电容器组同步投切控制准确度的影响。测试结果验证了提出控制策略的有效性。

相控真空开关中短间隙电弧介质恢复研究

讨论了真空短间隙及其对应的短燃弧时间对相控真空开关介质恢复特性的影响,应用金属蒸汽密度模型和不同的间隙边界条件,得到燃弧时间与电极表面温度、金属蒸汽密度的关系.进行开断试验得到工业真空开关(12kV,25kA)开断额定短路电流不发生重燃对应的临界燃弧时间为2.5ms,临界开距为3.2mm,为相控真空断路器的控制系统设计提供了理论和实验依据.

基于Prony算法的串补空载线路选相关合最佳合闸时刻研究

为提高系统的稳定运行水平,会在大容量、远距离的电力系统中加装串补装置,但加装串补装置会破坏线路均匀性,使线路上出现严重操作过电压,严重危害电力设备的绝缘。文中根据空载线路过电压产生的基本原理,采用选相关合技术抑制串补输电线路过电压。首先研究了过电压幅值与合闸相位的关系,给出了串补输电线路选相关合策略;其次提出利用Prony算法预测电压过零点,确定最佳合闸时刻;在PSCAD和MATLAB软件中搭建串补输电线路重合闸模型,对暂态过程进行了仿真,仿真结果验证了Prony算法的准确性和可行性,同时表明了选相关合串补输电线路能大大减小合闸过电压;最后分析了断路器合闸过程中绝缘衰减率RDDS和合闸时间分散性对合闸时刻的影响,得出不同关合特性下的最佳合闸时刻。

同步断路器控制装置的电磁兼容研究

同步断路器控制装置所处的电磁环境十分恶劣,提高其抗干扰能力对电力系统的安全可靠运行具有重要意义。文中分析了干扰的主要来源,以及相应的电磁兼容试验项目。从硬件和软件两方面对装置进行了全面的电磁兼容分析和设计。利用所提出的抗干扰措施应用到实际的同步断路器控制装置中并对一未通过电磁兼容测试的同步断路器控制器进行了改进,都顺利的通过了4级干扰度试验。试验证明了所采取的电磁兼容措施的正确性,具有一定应用意义。

基于80C196KC型单片机的合成回路控制和信号测量系统

介绍了用 80C196KC型微处理器实现合成回路的微机控制和信号测量系统 ,叙述了系统的硬件和软件结构 ,讨论了高电压、大电流下的抗干扰措施。

SiC肖特基二极管的物理模型参数提取

碳化硅(SiC)作为新型材料,在高温、高频和大功率等领域中具有很大的潜力。SiC功率半导体器件在电力电子电路中应用广泛,提取精确的物理模型参数对电力电子电路设计尤为重要。在对SiC肖特基二极管动态特性及其物理模型的分析基础上,确定了其关键的模型参数。结合Matlab和Saber仿真软件,对仿真波形和实验波形进行了对比,并以仿真波形和实验波形的相关系数及迭代次数为目标函数来改进粒子群算法,以改进粒子群优化(IPSO)算法对SiC肖特基二极管内部关键模型参数进行优化辨识。最后,针对IDW30G65C5型号的整流二极管,提取了精确的模型参数,并验证了其有效性。

并联电容器组同步投切策略的研究

文章论述了电容器组在不同连接方式和不同参考信号时对应的同步关合和同步切除控制策略。讨论了开关关合特性k和合闸时间偏差△tm对同步关合的影响,并给出了选择最佳目标投入相位的方法,为补偿电容器组同步关合控制系统的设计提供了理论依据和软件算法基础。

相控真空断路器投切空载变压器的应用研究

关合空载变压器所产生的励磁涌流容易引起继保装置误动、绕组机械应力增大及电能质量降低等。采用选相合闸技术在铁心中的预感应磁通与剩磁相等时刻投入变压器,可以有效地削弱励磁涌流。该文分析了变压器空载投切的暂态过程及限制励磁涌流的策略,仿真分析及相关试验结果表明选相控制的永磁机构真空断路器很适于选相分合闸的实现。

相控真空开关同步关合电容器组控制策略及其实现

讨论了并联无功补偿电容器组关合时的暂态过程;分析了电容器组中性点接地和不接地两种情况下关合的最佳时机;对电容器组随机关合和同步关合过程进行仿真,表明采用同步开关技术可以大大减小电容器组投入时的过电压和涌流.仿真结果还表明同步控制误差必须在±1ms内,同步关合才能达到与预插入合闸电感相同的效果.结合一分相控制永磁机构真空开关,实验证实同步关合电容器组效果良好,所提同步关合的控制策略正确.