基于共轭梯度法的晶闸管电热耦合模型快速求解方法研究

为解决传统求解技术在处理效率和计算成本上的局限问题,针对晶闸管电热应力耦合交互模型,提出一种基于共轭梯度法的高效解析方法。通过优化迭代过程和收敛条件来显著提升求解效率和精度。新的参数选择策略被引入以自动调整算法迭代步长,加快收敛速度,减少计算资源消耗。相比传统求解方法,所提优化方法在求解时间上平均减少10%,求解精度提高8%。这一进展证明自适应共轭梯度法在电热应力耦合模型快速求解中的有效性,可为电力电子设备热管理提供高效、可靠的计算工具。所提方法在多种测试条件下均表现出显著的提升效率和良好的精确度,为晶闸管电热耦合模型的高效求解提供了创新方案,同时对电力电子领域的相关研究具有重要的实践意义。

模拟换流阀长期运行工况的高压大功率晶闸管电热联合老化系统研制

近年来国内多个直流换流站发生严重事故,经调查发现事故起因多为长时间运行的换流阀晶闸管发生不同程度的老化甚至绝缘能力丧失。掌握晶闸管参数退化规律是开展晶闸管运维监测、预防此类事故继续发生的基础。因此为了深入了解换流阀晶闸管老化过程中特性参数退化规律与老化机理,首先需要搭建试验所需的模拟换流阀运行过程的晶闸管老化试验装置。文中首先分析了换流阀晶闸管的实际运行工况,并基于此设计了晶闸管电热联合老化主电路,接着对电路中涉及到的控制单元,包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的驱动电路与晶闸管的触发电路进行设计与搭建,并基于晶闸管的实际运行工况设计了晶闸管结温控制系统。为了获得晶闸管老化过程中特性参数的退化规律,设计了晶闸管漏电流在线监测系统与反向恢复离线测量系统。经过检验,各个模块以及主电路均能够保持长期稳定运行,为换流阀晶闸管的老化试验打下了良好基础。

基于平均值模型的双端MMC-HVDC系统小信号建模

在建立模块化多电平换流器型高压直流输电（modular multilevel converter based high-voltage DC，MMC．HVDC）输电系统的小信号模型时，已有文献大多将MMC模块忽略，但实际上MMC模块的自身损耗会通过影响换流器直流侧有功输出而影响系统的动态特性。为此，将平均值模型变换到两相同步旋转坐标系，并用于换流器MMC模块的小信号建模。该模型计及了模块的自身损耗，能较好地反映换流器外特性对所连交、直流网络的动态响应：同时，考虑到公共点电压相角与所连交流网络等效阻抗的小扰动响应关系，对锁相环的小信号模型进行了改进。最后，建立整个直流输电网络的小信号模型，通过与PSCAD中电磁暂态模型进行仿真对比研究，验证了所构建小信号模型的准确性和模型改进的有效性。

换相失败下柔性直流与传统直流互联输电系统的暂态无功协调控制策略

为了抑制柔性直流与传统直流互联输电系统中传统直流换相失败导致的送端电网暂态低电压和过电压,充分发挥柔性直流为传统直流提供无功支撑的能力,提出一种基于触发角的暂态无功协调控制策略。传统直流换相失败时触发角与送端暂态电压关系密切,基于此,将暂态过程中根据触发角得出的无功补偿值附加到柔性直流逆变器外环无功环节中,调整柔性直流逆变器发出的无功功率,改善送端电网电压的暂态特性。对比分析所提控制策略与柔性直流定交流电压控制的控制性能。在PSCAD/EMTDC中搭建互联输电系统的仿真模型,结果验证了所提控制策略的适应性,且该控制策略的控制效果优于柔性直流定交流电压控制。

±800 kV特高压复龙换流站西门子大组件换流阀饱和电抗器缺陷分析与改造

±800 kV复龙换流站双极四阀组换流器采用西门子技术大组件换流阀,其饱和电抗器结构复杂、可靠性低,运行时冷却管路极易漏水,多次导致阀组闭锁。文中在分析西门子阀电抗器典型缺陷的基础上,结合特高压直流输电工程实际,设计研制了一种西门子换流阀用新型一体式饱和电抗器,并成功应用于复龙站换流阀电抗器改造。试验结果表明:新型饱和电抗器采用的单线圈和单管路设计,既保持了电抗器外部电气性能、冷却水流量特性、安装结构尺寸及重量等基本不变,还显著提高了电抗器冷却水路的可靠性,也降低了运行振动受力及噪声水平,可满足特高压直流工程技术与应用需要;对于提高换流阀设备本质安全、保障直流系统能量可用率具有重要的工程价值。

高压大功率晶闸管反向恢复物理过程建模与计算

为了从微观物理角度阐释大功率晶闸管反向恢复过程的内在机理,基于载流子运输方程和物理模型,结合晶闸管结构参数及边界初始条件,利用仿真软件SILVACO建立了晶闸管二维物理仿真模型.将该仿真模型与外电路拓扑结合,搭建了晶闸管反向恢复特性的器件电路混合模型,并对晶闸管模型的电压阻断特性和反向恢复电流特性进行数值模拟,验证了模型的有效性.仿真研究了工频电流条件下晶闸管内部载流子浓度和复合率的变化规律,结果表明在工频电流正向衰减阶段,基区俄歇复合率接近SRH复合率;在反向恢复过程中,SRH复合占主导地位.