三电平逆变器中的死区效应与补偿

分析了二极管箝位型三电平逆变器的死区效应对输出电压基波和低次谐波的影响,提出了适用于二极管箝位型三电平逆变器的死区补偿方法。该方法分别在载波的开始和中间采样输出电流,根据检测到的输出电流方向调整功率器件的开关动作时刻,最终使得输出电压波形与理论波形一致,达到良好的补偿效果。该方法能有效减小输出谐波含量,并恢复由死区效应引起的有效值损失。最后通过实验证实了该方法的有效性。

750kVA高功率密度二极管钳位型三电平通用变流模块的低感叠层母线排设计

针对750kVA高功率密度二极管钳位型三相三电平IGBT变流模块的设计需求,用ANSOFT Q3D软件比较研究3类适用于多层母线排的叠层方案,并提出一种新颖的叠层母线排分组连接结构,结合特殊设计的缓冲电容布局,减小各IGBT模块的关断过冲,省去阻容吸收电路,并优化了高频电流在不同电容间的分布,抑制电解电容发热。通过理论计算与仿真两种方式计算该设计方案的杂散电感,并用实验加以证实。此功率模块在测试中体现了良好的应用效果,最后给出系统结构和实验波形。

大功率三电平逆变器开关动态特性在线测试方法研究

大功率逆变器的动态特性在线测试是电力电子逆变器的一个重要研究方向。多电平系统由于元器件多,结构复杂,其开关动态在线测试极为困难,但此工作对于设计、研制高性能逆变器系统,实现状态监测、故障预防,提高逆变器工作的可靠性有着重要的意义。该文研究大功率三电平逆变器开关器件的动态特性在线测试方法,提出多电平逆变器功率开关状态可测性的概念。所提的方法很好地解决了在线测试的几个关键问题,包括:海量数据的传输处理、全状态参数同步检测控制、功率器件开关过程的高速数据采样、系统状态参数的直接和间接的提取和推算等。在750kVA三电平变频调速系统上成功实现了各种负载工况下的实时在线测量。该文所讨论的开关特性在线测试方法和系统可有效扩展到三电平以上的多电平实时在线测试技术中。

500kV混合式高压直流断路器控制保护及其动模试验

为了满足高压直流断路器的快速可靠控制和保护要求,针对架空线直流电网系统,提出了500 kV混合式高压直流断路器的控制保护系统架构、主要控制时序和保护逻辑。针对断路器暂态测试需求,提出了动态模拟试验方法,设计了动模试验系统架构,提出了直流系统和断路器设备的参数等效和暂态故障模拟方法。搭建了动模试验系统,通过动模试验验证了直流断路器控制保护系统的动作时序和暂态故障保护逻辑,直流断路器控制保护系统能够在3 ms内完成快速分闸,并能够快速响应直流系统和断路器内部故障。动模试验方法的应用有助于直流断路器控制保护可靠性的提高。

基于涡流感应原理的快速机械开关电磁缓冲影响因素研究

快速机械开关作为500kV混合式高压直流断路器的核心部件之一,要求在2ms内分闸,并耐受高达800 kV暂态分断电压,其2 ms内分闸耐压的速动性是混合式高压直流断路器对快速机械开关提出的核心技术要求,也考验了快速机械开关自身缓冲装置的可靠制动能力。考虑快速机械开关需满足高压直流断路器快速重合闸功能设计,传统的液压油缓冲、聚酯氨缓冲和气体缓冲均无法满足快速重合闸工况下的二次缓冲问题,文中分析了500kV混合式高压直流断路器快速机械开关的快速分合闸、重合闸等运行工况,提出了一种基于涡流感应的电磁缓冲方法,研究了电磁缓冲的数学机理,建立了电磁缓冲的有限元仿真模型,分析了缓冲电容容量、缓冲电流和缓冲力对电磁缓冲性能的影响。研制了500 kV多断口串联快速机械开关,并在张北500 kV混合式高压直流断路器进行了试验验证,验证了仿真分析的正确性。该技术对于快速机械开关的电磁缓冲系统和控制设计具有实际的工程指导意义。

基于虚拟阻尼的MMC电流振荡抑制方法

模块化多电平换流器(MMC)由于能量分布在各个相和桥臂中,导致工作过程中伴随着相间环流。建立了MMC拓扑的数学模型,分析了MMC拓扑的工作原理,通过对相间环流的形成原因和换流器自身谐振频率的分析,得出了桥臂电流振荡的形成机理。为抑制桥臂电流振荡,设计了基于虚拟阻尼的振荡抑制方法,通过在桥臂电压指令中加入虚拟阻尼分量抑制振荡。在PSCAD/EMTDC的仿真模型和49电平MMC低压样机上分别验证了虚拟阻尼电流抑制方法的有效性。

一种新型混合式直流断路器

为了实现直流输电网和配电网中,直流线路故障电流快速分断,提出一种新型混合式强迫换流直流断路器拓扑。该断路器通过在通流支路中设置强迫换流回路,可在几毫秒内完成故障电流的分断,同时可实现机械开关的零电流关断;此外,即使断路器中半导体器件门极电源突然意外失电,断路器依然可以维持电流通路,从而提高了断路器的可靠性。详细分析了所提混合式断路器的工作原理和参数设计原则,并通过仿真验证了断路器能够快速分断直流故障电流。

高压直流断路器技术发展与工程实践

发展直流电网技术需要能够快速分断电流、经济可靠的高压直流断路器解决直流故障隔离问题。通过对比直流系统故障隔离的几种技术方案,表明应用直流断路器隔离直流故障可在保障换流设备安全的同时,有效维持系统中健全部分的供电持续性,是直流故障隔离较为有效的解决方案。在分析直流电网对高压直流断路器技术性能要求的基础上,对机械式直流断路器和分别基于晶闸管和绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)的2种混合式直流断路器的电流分断特点和发展现状进行了阐述。提出换流技术、杂散参数优化技术、与系统的协调配合技术和试验技术是高压直流断路器技术发展面临的主要技术挑战。最后,对高压直流断路器在舟山五端柔性直流输电工程中的应用情况和即将开展的张北直流电网工程进行了介绍。

级联全桥型直流断路器控制策略及其动态模拟试验

高压直流断路器作为直流线路中的分断装置,是构建直流电网的关键设备,可促进大规模风电并网技术的发展。文中详细描述了级联全桥混合式高压直流断路器的工作原理,与基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联的断路器拓扑相比,该拓扑中全桥模块间的电压平衡更易于实现。针对该断路器拓扑提出了快速故障检测方法和预转移控制策略,以缩短断路器的分断时间,搭建了低压动态物理模拟系统,并通过动态模拟试验验证了断路器的分断原理和控制策略。

基于MMC的柔性直流输电阀基控制器及其动模试验

介绍了模块化多电平换流器(MMC)及其应用于柔性直流输电的基本原理,指出了基于MMC的柔性直流输电阀基控制器与传统阀基电子设备的区别,并对其功能和特点进行了研究。搭建了49电平动模试验平台并进行了功能验证,以期为柔性直流输电的研究提供参考。