高压保护开关缓冲电路参数优化设计

目前的高压保护开关缓冲电路参数设计缺乏相关理论设计方法,同时缓冲电路方案由于设计过程中并未考虑分布电容影响,因此均为等参数设计方案,这种方法均压效果不够理想。为了解决目前参数设计中存在的问题,首先建立了含缓冲电路和杂散电感的MOSFET模型并对其关断过程进行了分析,从而得到了抑制电压尖峰的缓冲电路理论设计方法及表达式。针对串联均压未考虑分布电容的问题,通过构造等电位点,建立了含有分布电容的等效电路并进行分析,根据电荷方程等式得到了缓冲电路非等参数设计方法及表达式,该参数设计方法可以补偿分布电容造成的电压分布不均,并更好地指导高压保护开关的均压方案设计。为了验证参数设计的合理性进行了仿真分析,结果表明,最终得到的整体设计方案可以满足尖峰抑制以及均压的设计要求。

高压电源短路能量吸收装置LR-snubber的研制

高压直流电源负载-高功率速调管打火短路瞬间,存储在电源系统分布电容中的能量会向负载释放。如果不加能量吸收装置,这些能量将会全部注入速调管,严重时将损坏速调管。为了保护速调管,提出一种新型装置LR-snubber用来吸收存储在高压电源分布电容系统中的能量。LR-snubber是一个电感与电阻的并联网络串在负载高压输入端,正常运行时电流流过电感,不消耗能量;负载短路时电源系统分布电容(包括传输线分布电容)向短路负载放电,由于放电频率非常高(MHz量级),电感对电流起到阻塞作用,迫使电流流过电阻。因LR-snubber耗能电阻与短路负载的残留电阻串联且远大于残留电阻,所以分布电容储能绝大部分将被LR-snubber耗能电阻所吸收。如果L和R参数配合适当不但可以保护负载,而且不会影响电源投入时电流的上升率。通过仿真分析均验证了LR-snubber思想的可行性和正确性,最后模拟实验表明LR-snubber可以吸收超过90%的分布电容储能。

开关缓冲电容与死区效应对双有源桥式变换器传输功率影响

为了精确地反映死区时间对双有源桥式变换器(dual active bridge,DAB)移相角偏移与传输功率的影响,将缓冲电容的作用引入到DAB死区效应的分析中。通过设定最优死区时间将电感电流过零点排除在死区时段之外,降低了不同电压模式下死区过程分析的难度,并得到一个更精确的DAB移相角与传输功率的模型。结果表明:应用该模型能够准确地计算出DAB任意工况下的静态工作点,从而提高DAB小信号建模的精度。

ZVS-PWM电路中无损吸收回路分析

详细研究了移相控制全桥零电压开关脉宽调制变换器(FB-ZVS-PW M )的换流过程。分析得出,若考虑开关管关断过程中的电流下降特性,则当开关管关断时,在无损吸收回路的作用下,电路关断换流过程会出现两个不同的换流阶段,并在此基础上推导出这两个不同阶段的换流方程。针对其滞后桥臂负载电感偏小给零电压导通造成的困难,文中放弃了负载电流为恒流源的假设,推导出描述其换流过程的方程。基于这些方程,研究了实现软开关的条件,并从关断损耗和占空比丢失的角度探讨了吸收电容与电路最高工作频率的关系,给出了工程设计公式。仿真和实验结果验证了该方程的正确性。

计算电容型设备介质损耗因数的相关函数法的改进

由于不能在整周期区间内准确积分, 当采样频率与电网信号频率不同步时,采用有限时间离散相关函数法计算电容型设备的介质损耗因数(介损)会产生较大的误差。采用插值法修正了相关函数法的积分区间,用梯形积分代替矩形积分,采用优化的采样频率和采样点数来提高计算精度仿真实验表明经过修正的相关函数法对电网频率波动有较强的抑制能力,可明显减少介损的计算误差,从而不必使用同步采集卡。此外,该方法的采样频率不高、采样点数不多,易于通过基于微控制器单元(MCU)或数字信号处理器(DSP)的测量系统实现。

频域介电谱用于高压电流互感器绝缘诊断

电流互感器(TA)是电网控制回路的重要组成部分,失效时可能引起相对地故障或高能量爆炸,妨碍变电站的安全运行。为了提高电流互感器的运行可靠性,基于频域谱理论和测试技术,提出了联合频域介电谱和高压介损试验进行高压电流互感器绝缘状态及老化诊断的方法。首先利用频域介电谱(FDS)对3台220kV TA进行测试,得到了主绝缘的tanδ-f和C*-f特性曲线。然后对设备进行了高压介损试验,得到了主绝缘的tanδ-U曲线,并将10kV工频介损与FDS测试结果进行了对比,验证了两者的一致性。从试验结果可知:绝缘严重老化或受潮均使得固体绝缘中水分含量增加、低频段的介质损耗升高;老化严重时,低频段的复电容实部随频率降低而增大,绝缘受潮时复电容实部基本不随频率变化;绝缘老化设备在tanδ-U曲线上呈现开口形状,绝缘受潮设备的tanδ基本不随电压U变化,为两者的区分提供了新途径。FDS作为一种估计纸中水分和油电导率的可靠工具,结合高压介质损耗试验有利于对高压TA绝缘进行更有效、准确的诊断。

EAST中性束注入器打火保护的缓冲器设计

为了保护国家重大科学工程超导托卡马克聚变实验装置(EAST)的中性束注入器在高压打火故障时免受损坏,设计了一种简单可靠的缓冲器(snubber),它是一种不需要偏置电源电路的无源保护单元,而且采用空心变压器以避免铁心缓冲器带来的饱和限制,使设计简化。设计时首先分析放电回路并利用状态方程求解其等效电路。再根据已知的EAST中性束注入(NBI)电源的系统参数分析L、R、C对解的影响从而确定snubber优化的模型参数。通过放电回路的PSPICE建模仿真放电过程的结果与上面计算结果一致。设计的snubber经L、R和C的合理匹配满足了不同的传输线长度和不同杂散电容的NBI电源系统,具有工程应用价值。

DCTV阻容分压器热平衡条件下温度及传热特性分析与计算

传统直流电压互感器用阻容分压器作传感器,阻容分压器具有明显的自热效应,而且容易受到空气温度的影响,了解阻容分压器的温度分布及散热情况具有重要的意义。为此,结合经典的传热理论,建立了阻容分压器的传热模型,分析了热平衡时阻容分压器的传热过程,介绍了一种在热平衡条件下计算阻容分压器温度分布和散热情况的迭代算法,对典型尺寸的阻容分压器进行了计算,研究了阻容分压器的温度分布和散热情况以及空气温度、分压器功率对变压器油温度的影响。计算结果表明:①绝缘套管的散热量占总散热量的96%以上,金属盖板的散热量不到金属底板散热量的1/3;②在20°C、500W条件下达到热平衡时,变压器油的温度为43.04°C,绝缘套管内、外壁的温度差为3.61°C;③40°C条件下,1000W时的变压器油温度比500W时的高17°C;④500W条件下,40°C时的变压器油温度比20°C时的高20°C。

一种新型IGBT缓冲电路的设计

在分析常用的IGBT缓冲电路特点的基础上,设计了一种新型的IGBT缓冲电路。该电路利用二极管的特性来改变缓冲电路中的电容值,从而达到在IGBT关断时有效抑制瞬态过电压,又可在其开通时减小放电时间,迅速释放电荷的目的。通过理论分析和Pspice仿真证明了该电路的可行性,并在实践中得到应用。

负电容压电分流阻尼系统的能量耗散特性

在半主动压电分流阻尼技术中,采用不同结构负电容分支电路时,系统具有不同的阻尼特性。将负电容半主动分支网络分为串联电容/电阻支路、串联电容/电感/电阻支路、并联电容/电阻支路,获得了不同支路时系统的机械阻抗,比较分析了系统能量耗散因子及刚度比,发现串联电容/电感/电阻支路能获得更宽更高的中低频阻尼性能,而并联电容/电阻支路的高频阻尼性能较好。

新型耗散型电化学石英晶体微天平的研制

针对目前商品化的石英晶体微天平(Quartz crystal microbalance,QCM)仪器存在的功能单一、耗材昂贵等问题,基于正交解调法阻抗分析原理,本研究搭建了新型QCM仪器系统。在此仪器系统中,通过嵌入式软件和硬件电路的深度结合,实现了较宽的频率范围内石英晶体谐振频率自动匹配和精确测量,并引入了电容补偿电路对石英晶体谐振片的静态电容进行实时补偿,从而消除了较高弹性负载情况下谐振频率的测量误差。通过对不同粘弹性负载环境、连续小质量负载添加、电化学联用测试等多个实验对所搭建仪器的功能和性能进行了验证和测试。实验结果表明,研制的QCM仪器系统适用的石英晶体频率范围较宽,可对石英晶体谐振片的静态电容进行自动补偿,频率测量精度可达0.1 Hz,并且能够实时、连续地测量耗散因子,能与多种电化学方法联用,具有功能丰富、耗材成本低等优点。

平板显示器驱动芯片中NLDMOS寄生电容

功率器件寄生电容的大小直接关系到平板显示器驱动芯片的功耗及性能.本文利用器件的动态电流来分析NLDMOS寄生电容特性.在不影响NLDMOS直流特性的前提下,通过改变鸟嘴位置,得到具有低寄生电容的高性能器件.将该器件应用于平板显示器驱动芯片高低压转换电路,模拟结果证明该电路的自身功耗降低了34%,高压输出对低压控制信号的扰动减小了32%.

灰关联分析在电容型设备绝缘故障诊断中的应用初探

在线监测电容型设备绝缘所获得的tanδ值是波动的,这与环境温湿度、电压等外界因素的影响有关。笔者分析了这些因素对tanδ的影响后,引入了灰关联分析来量化tanδ序列变化与各因素序列变化的接近性,并通过对灰关联度排序实现故障诊断,实例分析验证了方法的有效性。最后,对灰关联分析在电容型设备故障诊断中的应用提出了一些建议。

油浸式电流互感器绝缘热稳定试验技术探讨

本文在介绍GB/T 20840.2—2014标准中关于绝缘热稳定试验技术要求的基础上,以设备最高电压300 kV油浸式电流互感器为试品开展绝缘热稳定试验技术研究,介绍了绝缘热稳定试验的两种试验回路,即直接法试验回路和间接法试验回路,分析了电压、额定连续热电流以及其作用时间和油浸式电流互感器温度、介质损耗因数和电容量的关系。

电压空间矢量控制的大容量变频调速装置研究

本文介绍了采用准１６位单片机（８０９８）实现电压空间矢量控制的ＰＥＲＩ１５０Ｇ３－４Ａ大容量变频调速装置及其系统，详尽论述了影响实现大容量变频调速装置的主要参数及解决方法，解决了大功率晶体管并联技术，无损耗吸收技术等，研制出１５０ｋＶＡ变频调速装置，并已提供用户使用。运行结果表明，ＰＥＲＩ１５０Ｇ３－４Ａ变频调速装置不仅容量大，而且工作稳定，可靠性高，性能指标优良。

利用含水量预测模型的电容型设备绝缘受潮故障预警方法

电容型设备是重要的输变电设备,其可靠稳定运行是保障电力系统安全生产的重要因素。为此,以电容型设备常见的受潮故障作为研究内容,研究了其故障程度表征情况和预警方法。基于虚拟仪器技术,采用高速同步数字化测量技术,开发一套高精度电容型设备绝缘特性测试系统;提出基于真实设备本体的电容型设备受潮故障模型设计方案,对电流互感器人为设置受潮故障;应用绝缘特性测试系统测试电流互感器的受潮故障特性,获得水分质量浓度与介质损耗因素tanδ、泄漏电流、阻性电流及电容量的关系曲线,探索不同严重程度的绝缘受潮故障预警值。最后根据实验数据建立了tanδ对水分质量浓度的预测模型,得到了故障设备水分质量浓度的发展路线和速率,并通过实例分析验证了将tanδ作为特征量,绝缘油中水分质量浓度为阈值进行电容型设备故障预警的可行性。

基于FDC1004的电容式谷物水分检测仪的设计

提出了一种利用谷物介电特性快速测量谷物含水率的方法,采用同心圆筒电容传感器,对传感器做屏蔽干扰处理。运用Texas Instruments公司最新的电容数字转换芯片FDC1004,具有测量精度高电路简单及抗干扰等特点。加入NTC温度传感器对测量电路进行温度补偿,人机通过按键交互,测量结果通过LCD屏幕显示。系统核心器件采用单片机MSP430F5528,具有低功耗及运算速度快的优点。系统采用4.2V可充电蓄电池供电,系统的测量范围为5%~35%。标定后的系统经验证测试得测量平均误差为0.85%,符合设计要求。

缓冲电容对IGBT变流器特性的影响研究

在IGBT构成的变流器主电路中常采用并联缓冲电容的缓冲电路来抑制开关管关断过程中引起的过大电压冲击,保护IGBT和变流器.基于IGBT的动态模型,从理论上分析了缓冲电容对IGBT关断时产生的电压冲击规律,比较了不同缓冲电容对IGBT关断时的电压冲击情况及负面影响,得出缓冲电容在降低IGBT关断过冲电压的同时也会引起母线上电流电压振荡的结论.给出了IGBT关断时由缓冲电容引起振荡的仿真和实验结果,并指出了减小缓冲电容的方法.

电化学C-V测量AlGaInP LED外延片中载流子浓度的分布

在实验的基础上,总结了电化学C-V的一些测试经验,提出了一种适用于测量AIGaInP LED外延片中载流子浓度纵向分布的电解液——0.5 mol HCI溶液.综合利用平带电位值(F.B.P)、耗散因子和测量电流等3个测量判据,合理选取测量电压、腐蚀电流等测量参数,获得了速度快、重复性好和数据准确可靠的测试效果.

论ＩＥＣ—２５０出版物的定义部分

电介质试品在正弦电场下,实际上是一个带有损耗的电容器,它的复合极化效应可用复电容量Cac表示。复容纳jωCac与等值电路的一致性,揭示了两种等值电路的正确关系。本文所有的定义都是从Cac或jωCac中派生出来。这样处理问题,概念清楚,层次分明,在电介质测量中有应用价值。