Repulsive firefly algorithm-based optimal switching device placement in power distribution systems

To achieve optimal configuration of switching devices in a power distribution system,this paper proposes a repulsive firefly algorithm-based optimal switching device placement method.In this method,the influence of territorial repulsion during firefly courtship is considered.The algorithm is practically applied to optimize the position and quantity of switching devices,while avoiding its convergence to the local optimal solution.The experimental simulation results have showed that the proposed repulsive firefly algorithm is feasible and effective,with satisfying global search capability and convergence speed,holding potential applications in setting value calculation of relay protection and distribution network automation control.

Power Semiconductor Devices-an Enabling Technology for Future High Efficient and High Power Density Power Conversion Systems

Power semiconductor devices are the key technology driver for all power electronic system engineering.The main development trend for power devices is going towards higher power handling capability at even smaller Sivolume, faster switching performance,advanced ruggedness and reliability at elevated operating temperature and extended SOA diagrams.To cover all applications in the various fields of industry,consumer,computing and automotive the device optimization is different for low voltage power MOSFET,for high voltage MOSFET,for plasma modulated devices and components based on wide bandgap(WB) material.In the paper,the main development trends will be described and discussed.

矿用隔爆高压配电装置保护及控制电源设计

针对目前井下矿用隔爆高压配电装置保护及控制电源与供电系统同源存在的问题进行分析,提出了矿用独立电源供电的方式。对矿用隔爆高压配电装置保护及控制供电方式进行了分析与设计;对矿用隔爆高压配电装置用独立电源进行了设计;对矿用隔爆高压配电装置保护控制供电方式进行了研究,进一步对其进行了保护控制供电设计和电源切换装置设计。实现了保护及控制供电一用一备独立供电,保障供电系统的安全运行。目前该供电方式已经在潞安化工集团、晋能控股集团的大型矿井实现了井下应用。

一种基于磁耦合转移原理的10kV直流断路器

直流电流没有自然过零点,因此开断直流短路电流比开断交流短路电流更为困难。本文介绍一种基于磁耦合电流转移原理的中压10kV直流断路器拓扑方案,该断路器可实现对15kA直流电流的快速开断。首先,对直流断路器原理和控制逻辑进行介绍;然后,根据拓扑方案提出快速机械开关、电力电子开关、磁耦合装置等核心部件的设计思路;最后,搭建仿真模型对该方案进行仿真分析,模拟不同工况下的开断情况,仿真结果验证了该方案的有效性。

基于等效励磁电感的SiC串联器件型中压双有源桥变换器的软开关技术

基于SiC串联器件的双有源桥变换器因具有开关损耗小、功率密度高、能量控制简单等优势,有望成为中压变换场景中实现高频隔离的优选方案。为保证SiC串联器件的可靠均压,各器件上并联大容值缓冲电容,然而该设计使变换器在传输功率较低时难以实现零电压开通,严重影响变换器的整体效率和串联器件的可靠运行。该文通过构建SiC串联器件型中压双有源桥变换器多模态运行模型并深入分析其运行特性,提出一种基于等效励磁电感的无源软开关技术。所提技术可通过优化外接传输电感位置的方式实现中压侧等效励磁电感参数调节,从而在无额外控制前提下实现SiC串联器件的软开关范围扩展。最后,设计了4 kV/1 kV实验样机,实现了100 kW下运行。实验结果显示,所提出的软开关技术能显著地扩展变换器中SiC串联器件的软开关范围,在保证SiC串联器件均压稳定性的同时能够大幅降低变换器在轻载运行时的功耗。

基于GaN器件的磁集成LLC谐振变换器的优化设计

为解决电动汽车辅助电源变换效率和功率密度相对较低的问题,提出一种基于改进磁集成变压器的LLC谐振变换器设计方案,修改了磁芯结构,在一个EEE磁芯上同时集成了谐振电感及变压器,减少了磁元件的重量和体积,优化了绕组排布及气隙结构,降低了磁芯饱和度和损耗,并结合GaN功率器件,最终搭建了一台150W的实验样机.实验结果表明,引入GaN器件及磁集成技术,可大幅提高变换器的功率密度和效率,从而验证了所提出设计方案的可行性.

高压大功率开关器件电磁特性的解析模型

准确获得高压大功率开关器件的电磁特性对器件所在系统的电磁干扰预测十分重要。聚焦用于高压大功率开关器件电磁特性分析的开关波形等效方法,针对当前等效波形过于理想而无法体现器件开关瞬态中复杂频谱分量的问题,提出考虑器件开关过程电磁特性的解析模型。从解析模型的时域解析式出发,基于傅里叶变换理论,推导了解析模型的频域解析式,分析频谱包络特征参数,得到了解析模型的频谱特征。利用Si IGBT和SiC MOSFET器件实测的开关波形,验证了理论分析的正确性。

自适应备自投装置在变电站中的应用

110kV变电站普遍存在2台主变运行并将2号主变供电的110kVⅡ、Ⅲ母连通为新Ⅱ母的情况,当2号主变变低一分支因缺陷退出运行且转由二分支供电新Ⅱ母时,将导致备自投装置失去备自投功能。为提高备自投装置对110kV母线接线方式变化的适应性,提出了一种自适应备自投装置,实际应用表明该装置从根本上解决了110kV母线接线方式变化时逻辑判断缺失的问题,有效保障了电力系统的供电可靠性。

关于消防供电末端双切在核电厂核岛的适用性分析

《建筑防火通用规范》GB 55037—2022要求重要消防设备应在其配电线路的最末一级配电箱内设置自动切换装置。对核电厂核岛和常规民用建筑消防供电的现状进行对比分析,阐述核电厂核岛消防供电设置末端自动切换装置可能带来的风险,结合对规范条文的溯源及各行业执行情况和经验反馈,提出替代性满足通规的建议。

TOPSwitch-GX在自制实验装置中的应用

当前自制实验装置正在向小型化、集成化方向发展,而采用TOPSwitch-GX系列单片开关电源作为自制实验装置电源,就可充分利用其在体积、可靠性及性能等方面的优势.简述了TOPSwitch-GX系列单片开关电源集成芯片的性能特点及工作原理,并通过实例,说明其在自制实验装置中的应用.

110 kV变电站备自投装置简析

随着城市规模的不断发展以及社会发展对供电可靠性要求的不断提高,在110 kV变电站配置自投装置。通过自投装置的使用,能够提高电力系统的供电可靠性,从而提升了用户负荷供电的可靠性。同时还能够简化继电保护,节省建设投资。主要简析了备自投装置的原理以及在110 kV变电站不同的接线方式下,自投装置的配置、运行情况。为自投装置的可靠稳定运行,提供相关指导。

基于氮化镓功率器件的无人机电源设计研究

随着无人机技术的快速发展,对电源系统的性能要求日益提高。文章探讨基于氮化镓(GaN)功率器件的无人机电源设计方案。通过分析GaN功率器件的优异特性和无人机电源的特殊需求,提出一种新型电源系统设计,包括电池单元、功率转换单元及电源分配单元。实验结果表明,与传统硅基系统相比,GaN基系统在功率密度、转换效率及动态响应等关键指标上均显示出显著优势。研究结果不仅验证了基于GaN功率器件的无人机电源系统的优越性能,还为无人机电源系统的优化升级提供了新思路和实验依据,有望推动相关产业的快速发展。

面向暂态电压主动支撑的多功能并网变流器多模式柔性切换策略

基于并网变流器的电能质量治理装置在谐波电流治理、无功补偿等方面的性能优越,且设备可靠性高,但在解决暂态电压波动问题方面的能力有待进一步提升。基于此,提出一种面向电压主动支撑的多功能并网变流器(MF-GCC)及其多模式柔性切换策略。电网电压正常时,MF-GCC工作于并联补偿模式,实现网侧单位功率因数运行。在电网电压波动时,MF-GCC工作于串联补偿模式,实现电压补偿功能,维持敏感负载侧电压恒定。此外,对MF-GCC的并联与串联补偿模式切换过程进行详细分析,设置了有源功率器件的最优切换时序。仿真与实验结果验证了所提拓扑与控制策略的有效性和可行性。

DC-DC变换器拓扑族归一化分析方法

随着风光储氢等新能源发电与电力电子技术的飞速发展,高变比、宽范围的DC-DC变换器被广泛应用,对电力电子教学中相对应部分带来很高挑战。面对种类繁多的DC-DC变换器,该文以桥式开关单元作为基本“细胞单元”,采用“细胞单元–基础拓扑结构–演化规律”的思路,利用细胞单元搭建输入与输出电压转换的桥梁,提出一种DC-DC变换器拓扑族归一化分析方法。首先提出Buck和Boost 2种桥式开关单元,并对6种非隔离型DC-DC变换器拓扑提出基于细胞单元的统一画法。提出用Buck和Boost两种单元变换去阐述其他变换器拓扑、换流方式以及电压增益的思维范式,此外2种开关单元并联可组成桥式双向单元,进而扩展为双向、交错并联、升/降压DC-DC变换器。对于隔离型DC-DC变换器,从变压器绕组与器件串联桥路的理念出发,提出4种基本开关单元,分别为绕组与(单/双)开关管/二极管串联桥路。据此给出反激、正激的构建过程,进而扩展到推挽、单有源桥式、双有源桥式及N相交错并联式DC-DC变换器。这些变换器升降压增益范围宽,串并联组合灵活,对于多类型DC-DC场合具有重要的应用价值,同时也搭建起工程应用和书本理论知识的回溯映射桥梁。

面向输电网弹性提升的灵活控制装置配置规划

为提升电力系统弹性,确保主网应对小概率-高影响事件的能力,基于鲁棒优化理论提出主网灵活控制装置配置的规划框架,充分考虑远动开关配置下的最优线路开断(optimal transmission switch,OTS)、线路强化加固装置以及储能设施之间的最优协同作用,最大限度降低投资运行成本的同时减少由潜在极端事件造成的经济损失。首先,基于持续负荷曲线构建考虑典型日线路中断与新能源出力波动的两阶段鲁棒规划模型;然后,采用修改后的嵌套列和约束生成算法(nested column-and-constraints generation,NCCG)对模型进行求解,使用相关加速策略提升模型求解效率;最后,通过IEEE-24节点系统进行仿真分析,验证异质灵活控制装置之间的规划协同作用以及模型的有效性。

基于脉冲电源的开关器件仿真分析

开关器件是脉冲电源模块中关键组件之一,其需要承受巨大的电流上升率和极高的电流幅值。传统成熟的脉冲电源中的开关器件大多采用半控型器件晶闸管。为满足小型化、可携带电磁发射装置的发射能量精确可控的要求,在小型化脉冲电源中采用门极可关断晶闸管(GTO)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、集成门极换流晶闸管(IGCT)作为脉冲电源中的开关器件,建立了该电源的电路模型,同时在脉冲电路中进行仿真,对其在脉冲电源中应用进行了可行性分析,并比较了3种器件的优缺点,分析表明:与其他器件相比,IGCT拥有一定的优势,在工程实践中对可关断脉冲电源的开关器件选取提供一定的参考依据。

纺织设备控制装置弱电故障维修实践

探讨纺织设备控制装置弱电故障适宜的维修方式。根据纺织企业设备现状,将纺织设备控制装置分为调速类控制装置、可编程控制器、开关电源、集成电路板4种,概括了每种控制装置的故障特点,并通过№21C型络筒机、K44型细纱机等几个典型的维修实例进行了说明,对比了自主维修和托外维修的成本。认为:企业通过自主维修,可以获得明显的经济效益。

基于键合图的风电系统功率变换器建模及仿真

作为风力发电系统中的重要接口部件,功率变换器的精确建模是风电系统建模的重要基础。功率变换器在工作时连续和离散的动态特性相互作用,给建模带来巨大挑战。针对功率变换器的不连续性和混杂特性,采用非线性阻性元件对开关器件等效,基于键合图理论构建功率变换器模型,实现其统一建模。借助Matlab仿真平台,采用Simulink子系统模块构建键合图仿真模型,仿真结果验证了模型的正确性,说明键合图作为一种工程系统的建模方法在混杂系统的建模上具有独特的优越性。

炼钢转炉除尘风机双电源切换装置研究

炼钢转炉除尘风机系统是炼钢生产过程中除尘系统的主要设备。为了保证该设备的正常运行,避免因供电异常带来的安全事故与经济损失,研究了一种转炉风机供配电系统双电源切换装置。对转换时机的选择和触发控制策略等进行了理论分析,并对主电路拓扑及控制策略进行了仿真,尤其对主电源与备用电源间的相位角差与动态切换进行了深入研究,证明了该方法的正确性和可行性。

采掘工作面隔爆开关开门联锁断电装置应用

基于传统采掘工作面隔爆开关采用独立的隔离断电装置,断电工序繁琐、安全系数低,实现开关前门和两个送电操作手柄的开门断电闭锁,保证先分断控制开关,切断控制回路电源,韩家洼煤矿通过技术研究,对煤矿采掘工作面隔爆开关安装了一套开门断电安装装置。分析了该装置结构及工作原理,并通过实际应用效果来看,该装置动作灵敏可靠,联锁断电效果好,取得了显著应用成效。