一种考虑再生制动能量反馈的混合铁路功率调节器

为低成本地解决高速铁路或重载铁路牵引供电系统中的三相电流不平衡问题,提出了一种考虑电力机车再生制动能量反馈的混合铁路功率调节器HRPC(hybrid railway power conditioner)对负序电流进行补偿。HRPC由模块化RPC和所提的一种新型静止无功补偿器SVC(static var compensator)组成。首先,详细介绍了HRPC的拓扑结构及其工作原理,分析了列车不同运行工况下的三相电流不平衡度及负序补偿原理。然后,设计了模块化RPC和新型SVC的控制策略。最后进行了仿真验证。仿真结果表明,所提HRPC具有较好的负序补偿能力,且降低了补偿装置的成本,易于工程应用。

基于MOSFET的限流式固态断路器及其过电压抑制

针对低压交流场合,对基于功率MOSFET的限流式固态断路器关断过程中的开关管两端电压、主电路中电流变化规律进行详细的理论分析,并提出一种过电压抑制电路,在分析其工作原理的基础上,给出电路参数选择的理论依据。最后,研制一台额定输入电压为220V、限流值为150A的基于MOSFET并联的固态断路器,并进行实验验证。对研发应用在低压交流场合的限流式固态断路器起到较好的理论指导作用。

限流式固态断路器及其实验装置研制与应用

开发了一套基于金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)并联的限流式固态断路器,并以此为基础设计了一套电力电子器件及固态断路器测试实验装置。该实验装置可实现MOSFET的稳态和动态均流特性测试、二极管反向击穿电压测试、MOSFET的关断能量损耗测试等实验,还可验证固态断路器在防止越级跳闸及降低电气火灾隐患等方面的功能。该实验装置有利于加深学生对MOSFET、二极管相关电气特性以及基于电力电子器件的固态断路器的理解,提高学生综合运用专业知识的能力。

大长坡重载列车能耗模型的建立与分析

交流重载列车在大长下坡路段运行时将产生大量的再生制动能量,如果能被同一供电区间内的上坡列车利用,将大大降低煤炭运输成本,提高电能质量。为了准确预测运行在大长坡路况下重载列车的能耗与再生制动能量,采用列车单质点动力学模型、结合线路纵断面化简理论,提出了一种以列车属性、线路状况和运行速度为变量的单车能耗和再生制动能量预测模型,并在神朔铁路得到了应用和验证。结果表明:该模型的误差普遍低于10%,为后续以降低列车总能耗为目标的运行图编排工作奠定理论基础。

一种基于储能系统的混合铁路功率调节器及其控制策略

为充分利用交直交型电力机车产生的再生制动能量,提高V/v牵引供电系统的电能质量,并提高其经济性,提出一种基于储能系统的混合铁路功率调节器(ESS-HRPC)。储能装置通过双向DC-DC变换器与铁路功率调节器(RPC)的直流侧相连接,以回收利用多余的再生制动能量。一组晶闸管投切电容器(TSC)和一组晶闸管控制电抗器(TCR)用于辅助RPC提供无功功率,以降低负序电流补偿的成本。首先,分析ESS-HRPC的结构组成和工作原理,研究TCR、TSC和RPC的装置容量配置,推导系统电压、电流和功率关系;然后,设计ESS-HRPC各部分的给定参考信号和控制策略;最后,通过三种系统工况仿真验证所提ESS-HRPC及其控制策略的可行性和有效性。

单相限流式固态断路器的研究

文章针对低压交流场合,提出了一种基于功率MOSFET的单相限流式固态断路器和相应的过电压抑制电路,分析了过电压抑制电路的工作原理,给出了过电压抑制电路的参数选择的理论依据。

多电压等级直流配电系统小信号稳定性评估方法

随着直流配电技术的快速发展,直流配电系统已逐渐呈现多电压等级、多直流母线、多电力电子变换器接入等显著特点。这导致变换器间的阻抗耦合关系更加复杂,系统稳定性问题突出。为评估多电压等级直流配电系统的小信号稳定性,首先建立了系统小信号等效模型。然后,根据相邻母线间直流变压器的不同控制模式,推导了母线电压与系统所有输入扰动间的统一传递函数表达式。在此基础上,提出了系统稳定性评估方法,并以含两个电压等级直流母线的配电系统为例,进一步分析了影响系统稳定性的阻抗因素,同时提出了基于系统等效环路增益的稳定判据。最后,设计了两种系统案例,并基于MATLAB/Simulink仿真平台验证了所提多电压等级直流配电系统稳定性评估方法的正确性。