双有源桥串联谐振变换器的暂态过程与控制

基于移相控制的双有源桥串联谐振变换器(dual-bridge series resonant converter,DBSRC)在传输功率的快速调控过程中,移相角将发生较大的阶跃变化,导致谐振腔出现大幅度长时间的振荡过程,不仅严重恶化了变换器的动态性能,电路元件也会面临严重的过电压和过电流风险。该文首先基于基波分析法推导DBSRC暂态过程的通用计算模型,分析暂态过程中的振荡特性,精确估算暂态过程中的谐振电压峰值、谐振电流峰值以及暂态过渡时间,评估暂态过程中的过电压与过电流程度。基于暂态过程计算模型,提出一种振荡的抑制方法,使变换器在一个开关周期后能够到达新的稳定状态,有效地避免了过电压与过电流的风险,并且大幅改善了闭环控制的动态特性。最后,通过仿真与实验结果验证理论分析和所提出的控制方法。

RL、RC串联电路的暂态过程仿真

RL和RC是在电器件中十分常见的电路,在充放电时,这两种电路电压变化有瞬时暂态效应。实验测量电路暂态过程时,有信号捕捉失败的情况出现,特别是放电过程的暂态信号。而利用MATLAB仿真RL、RC串联电路暂态过程中电压随时间的变化规律,很好的弥补了在实验操作中信号畸形或丢失的缺点。

基于暂态过程优化的谐振式光纤陀螺背向散射噪声抑制方法研究

针对谐振式光纤陀螺受背向散射噪声影响严重的问题,在优化三角波调制解调参数的基础上,提出了一种基于暂态过程优化的噪声抑制方法。该方法通过部分采样和均值滤波,在不改变陀螺光、电硬件配置的前提下,优化了三角波调制时存在的暂态过程现象,提高背向散射噪声的抑制比,改善解调曲线工作区的线性度。搭建样机并进行实验后,结果表明,基于暂态过程优化的噪声抑制方法能将暂态过程的占空比由64.3%降低至12.1%,解调后背向散射噪声的抑制比达到46.8%,且解调曲线工作区线性度达99.6%。可见,基于暂态过程优化的方法能有效提高谐振式光纤陀螺背向散射噪声的抑制能力,并改善解调曲线工作区的线性度。

场路耦合法计算同步发电机定子绕组内部故障的暂态过程

用多回路方法虽然已经基本解决了同步电机内部故障的稳态计算问题,但故障后电机铁芯的各处存在着不同程度的饱和,这会影响到计算的准确性。而对内部故障的暂态计算,饱和因素的影响更严重,因为在内部故障的过渡过程中饱和程度也会随时间而变化。该文将电机电磁场的有限元计算与多回路方法相结合,建立了定子内部故障的场路耦合的数学模型,在此基础上对同步发电机三相突然短路和定子绕组的各种内部故障等进行了暂态仿真,考虑了磁极形状、齿槽影响、铁心的饱和和涡流等因素。计算结果与实验波形基本吻合,证明了该数学模型的正确性。

变电站内短路电流暂态过程及其影响因素

变电站内发生短路接地故障时,短路电流进入地网后会引发一系列的安全问题。由于电力系统内储能元件的作用,短路电流在故障初期存在暂态峰值较高的暂态振荡过程,会对站内人身和设备的安全带来更大的威胁。为此,对某变电站内的人工单相短路接地故障的短路电流进行了现场实测,并与模拟计算结果进行了对比。实测和计算均表明,短路电流初期存在暂态过程,暂态峰值较高且会持续一段时间。模拟计算可以用来分析变电站短路电流的暂态特性,为工程实际提供参考。基于该计算方法,分析了短路电流暂态过程的主要影响因素及其规律。研究结果表明,当短路相角接近90°或者270°、变电站接地电阻较小以及出线数量较少时,短路电流的暂态过程较为剧烈,衰减系数较大。

一种利用故障暂态过程的柔性直流配电网故障测距方法

直流配电网的故障测距技术是保证其安全可靠运行的关键技术,为实现直流配电网保护装置动作后快速准确地确定故障位置,研究其故障测距技术十分必要。在总结现有交流电网以及高压直流输电网中故障测距方法的基础上,提出了一种利用直流侧电容暂态放电过程的柔性直流配电网故障测距的新方法。该方法从直流网络发生短路的暂态过程出发,将短路故障的暂态过程分段,提取其中电容放电的暂态过程来进行故障测距。首先在PSCAD/EMTDC中搭建了双端柔性直流配电网的拓扑模型;其次利用MATLAB对文中提出的故障测距算法进行仿真,验证其可行性和有效性;最后,提出对直流配电网故障测距算法评价的3个指标,并从此指标入手,将所提方法与其他适用于直流配电网的故障测距方法进行对比验证。

串联晶闸管反向恢复暂态过程的研究

随着柔性交流输电和高压直流输电设备在电力系统中的应用越来越广泛,由晶闸管主要组成的高电压大电流电子开关越来越成为人们关注的对象。虽然有不少文献对晶闸管模型研究及其外围电路设计进行了介绍,但有关串联晶闸管反向恢复暂态过程的研究还未见报道。文章在晶闸管反向恢复电流指数函数数学模型的基础之上,对串联的2个晶闸管的反向恢复暂态过程进行了暂态分析、数学推导以及仿真等研究。计算和仿真结果表明,暂态分析是正确的,在一定的精度范围内数学计算公式的假设也是合理的。

特高压直流输电线路雷击暂态过程与行波保护响应特性分析

针对实际工程中特高压直流输电线路雷击事件,采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC实现雷击特高压线路的小步长仿真,解决了目前仿真方法未能与保护分析工作相适应的问题。主要分析了发生非故障性绕击、故障性绕击以及反击时保护安装处电压、电流的暂态过程,描述各电气暂态量在雷击极与非雷击极的主要特征及区别。结合实际行波保护模型的动作情况,对比非故障性绕击、故障性绕击以及反击下d U/dt判据、DU判据、DI判据在雷击极与非雷击极的响应结果,梳理雷击特高压直流输电线路行波保护判据的响应特性,指出在故障性绕击、反击场景下非雷击极行波保护误动情况是由于线路耦合导致在雷电流波头上升阶段出现非雷击极保护的DU、DI判据满足整定值造成的。最后给出了提高特高压直流系统行波保护雷击可靠性的优化思路。

TCSC暂态过程中晶闸管导通角特性的研究

当晶闸管触发角发生阶跃时 ,由于 TCSC电路固有的电磁暂态特性 ,使得电容电压过零点发生偏移 ,因此导通角不会立刻达到预定目标值。文章首先给出并证明了触发角阶跃变化与初始导通角之间的定性关系 ;然后通过分析晶闸管导通期间电容电压的解耦特性 ,推导出导通角的估算公式 ,定量地描述了暂态过程中导通角的变化规律。数字仿真验证了上述分析结论并进一步发现 :导通角变化趋势与 TCSC基频阻抗特性是完全一致的 。

三相同壳结构GIS快速暂态过程模型构建和参数计算

数值计算模型和参数的确定,是三相同壳结构GIS快速暂态过程行波分析的基础。该文给出了三相同壳结构GIS快速暂态过程数值计算模型的构建方法。由于三相同壳结构GIS的最大特点是A、B、C三相之间存在电磁场耦合,模型的核心是电感矩阵和电容矩阵。分析表明,电感矩阵和电容矩阵中的所有元素,取决于GIS内导体半径和三相导体的偏心距离与GIS外壳内半径的相对比例。对于一般的三相同壳结构GIS,电感矩阵和电容矩阵的非对角线元素与对角线元素之比通常小于20%,对角线元素对快速暂态过程起主导作用;当忽略非对角线元素的作用时,可得到三相同壳结构GIS快速暂态过程的单相导体简化模型,以便对快速暂态过程进行定性的分析。但要对三相同壳结构GIS中VFT过电压进行定量分析,还应采用三相模型。

考虑随机激励的电力系统机电暂态过程模型

针对电力系统机电暂态过程,构建考虑随机激励的简化模型。给出单机无穷大系统和两机电力系统机电暂态过程随机模型,并基于EEAC理论构建多机电力系统机电暂态过程等效随机模型。结果表明,在较强假设下,多机电力系统机电暂态过程随机模型可以简化为等效的单机无穷大系统模型,模型参数分为常数和时变两种情况,随机激励可以表达为多频率随机激励的叠加。最后,给出仿真算例。算例表明,在随机激励下,功角曲线呈现出有规律的振荡,且其基本上是一个频率。

利用单端暂态量实现超高压输电线路全线速动保护新原理研究(一)——故障暂态过程分析及实现单端暂态量保护的可行性

在综述暂态量保护特别是反应单端暂态量的超高压输电线路全线速动保护的基础上 ,利用输电线路的波传导方程分析了故障暂态过程是由于故障点行波在输电线路上多次折、反射的叠加而形成。母线的杂散电容和阻波器等的存在 ,使得区内、外故障产生的暂态分量有差异 ,这种差异主要表现在暂态电压、电流波形的高频分量部分。利用DSP硬件手段和小波分析的数学工具 ,可以构成单端暂态量保护 ,实现全线速动。

混流式水轮机飞逸暂态过程的三维非定常湍流计算Ⅰ

根据加速旋转相对坐标系中雷诺平均的连续性方程和Navier-stokes方程,以及转动系统的动量矩方程,推导了水轮机转轮区域的流动控制方程。在此基础上,对基于HL220进行改型的混流式水轮机进行飞逸暂态过程的三维非定常湍流数值模拟,在最优开度工况下采用RNGk-ε湍流模型对方程组进行了封闭,得到了暂态过程中水轮机体积流量、转轮水力矩、转轮角速度、及水轮机效率随时间的变化曲线。为了更加全面地分析水轮机内部的流动情况,采用RNGk-ε湍流模型进行9种开度工况下的飞逸暂态过程数值模拟,得到各开度下的飞逸过程曲线、水轮机内部流动的变化情况,以及飞逸流量及飞逸转速,并和试验结果进行了比较。结果显示两者吻合良好,表明通过计算可以较为准确地预测出水轮机飞逸过程中各参数随时间的变化情况。

励磁功率柜智能均流暂态过程分析

分析和研究了智能均流时晶闸管换流的暂态过程,重点对并联整流桥同号桥臂晶闸管间的换流过程进行了理论分析和实验研究.结果表明,触发在先的晶闸管会率先完成相间换流,触发在后的晶闸管则会在已经导通的同臂号晶闸管之间进行分流;相间换流速度快,幅度大,同臂号晶闸管间的分流速度慢,幅度小;无论导通时刻是否一致,同臂号晶闸管的关断截止时刻总是相同的.得出了智能均流是通过改变同臂号晶闸管的触发时刻,进而改变其导通初期的电流幅度和通流宽度来实现均流目的的.指出了智能均流技术在励磁功率柜中应用时需注意的问题.

电流互感器暂态过程的仿真与分析

本文在用多项式拟合电流互感器 ( CT)铁心磁化曲线的基础上 ,利用状态模型对 CT暂态过程进行了仿真 ,较好地刻画了 CT的暂态过程。为了准确地检测 CT铁心进入饱和的时刻 ,本文提出了将小波变换运用到对 CT二次电流波形畸变的检测中来的思想 ,利用波形的突变点来检测 CT铁心进入饱和的时刻 。

配电网柔性接地暂态过程分析与优化方法研究

针对传统配电网谐振接地方式无法实现暂态过程补偿的问题,通过对新型柔性接地暂态过程进行分析,提出了一种基于柔性接地方式的暂态响应优化方法。当发生单相接地故障后,通过有源逆变器向配电网中性点注入有功分量及无功分量的补偿电流,从而优化单相接地故障的暂态响应。理论分析与仿真结果表明,补偿电流有功分量可加快暂态过程的衰减并抑制瞬态过电压的幅值;无功分量则用于补偿消弧线圈的暂态电流,由此降低建弧率或使得电弧快速熄灭,减小由瞬时性故障发展成为永久性故障的概率。该暂态响应优化方法能够实现单相接地故障暂态期间柔性消弧与可靠自愈,进一步提升了配电网的运行可靠性。

同步发电机定子内部故障暂态过程及对保护的影响

利用基于多回路法的凸极同步发电机定子绕组内部故障暂态过程仿真程序,讨论了定子支路电阻和阻尼支路电阻对故障暂态过程及稳态的影响,分析了同步发电机并网运行时定子绕组故障暂态过程中的单元件横差保护、裂相横差保护、完全纵差保护和不完全纵差保护的灵敏度,认为对于没有制动电流的单元件横差保护灵敏度在暂态过程中得到了提高,但对有制动电流的裂相横差、完全纵差和不完全纵差保护的灵敏度则需要具体分析。

用EMTP/ATP研究高压限流熔断器暂态过程

为正确模拟高压限流熔断器的熔断过程及熔断过程中产生的电压、电流对短路试验系统的影响,以电磁暂态分析程序EMTP/ATP为平台,以高压限流熔断器短路试验系统为研究主体,建立了含有熔断器和氧化锌避雷器的非线性电路仿真模型并对高压限流熔断器暂态过程进行了仿真分析。仿真电路中为了更加准确地模拟出熔断器电阻的复杂变化过程,采用了多个时变非线性电阻串联的方法来等效熔断器电阻。与传统的用单个时变非线性电阻等效的方法相比,该方法使熔断器暂态过程的模拟更加精确。仿真算得的熔断器暂态过程主要参数与实际试验结果比较一致,充分说明了该种方法对于模拟高压限流熔断器暂态过程的正确性。

电力系统暂态过程同步记录的研究

电力系统暂态保护与控制具有广阔的应用前景 ,但通常的微机保护及故障录波满足不了其对高速同步采集的要求。文中设计了 GPS同步高速采集系统 ,具有大容量的存储空间 ,能同步记录电力系统各变电站各种扰动作用下的变化过程。并介绍了基于同步高速采集技术的输电网故障行波定位系统。该技术已通过动模试验 ,记录准确 ,性能可靠。

消除暂态过程影响的滤波算法及其在故障测距中的应用

电力系统故障暂态过程中,电压、电流信号包含着衰减直流等暂态分量,这必然对故障暂态过程电气量的获取精度产生影响。通过构建精确求解基频及整次谐波分量的非线性方程以及将其转化为线性方程进行求解,并针对离散化积分引入的误差进行修正,提出一种能完全滤除衰减直流分量的高精度、高稳定的滤波算法。通过对各种典型信号及幅频特性的分析,验证了该算法计算精度高、稳定性好,且对非整次谐波等故障暂态分量具有较强的抗干扰能力和抑制作用,其在故障测距中的应用表明该算法能有效提高故障暂态过程中的测距精度。