瞬时电流预测的逆变器启动冲击负载的方法

针对通用逆变器启动冲击负载能力很弱的问题,此处提出一种利用瞬时负载电流预测来控制输出调制比的方法来增强逆变器启动冲击负载的能力。冲击性负载,通常是感性负载投入时会产生5~10倍的冲击电流,而通用逆变器抗冲击电流能力较弱,通常只能启动20%的额定负载。这里根据检测到的负载瞬时电流来瞬时减小逆变器的输出调制比,将负载电流控制在额定电流范围内,感性负载投入后会逐渐稳定,输出调制比也逐渐恢复到正常值,完成感性负载的启动。此方法已在油田储能电源上得到广泛应用,可将逆变器启动感性负载的能力从20%额定提高到70%额定。

不同类型冲击电流对ZnO压敏电阻老化的影响研究

为了比较不同类型冲击电流对氧化锌(ZnO)压敏电阻直流老化的影响,将相同类型的ZnO压敏电阻样品分别开展2 ms方波(峰值为2 kA)耐受试验和4/10μs冲击电流(峰值为100 kA)试验。实验结果表明,在1~3轮(3~9次)的冲击耐受下,2 ms方波对ZnO压敏电阻的老化特性能起到一定优化作用,而4/10μs大电流冲击则使得ZnO压敏电阻老化特性持续劣化。利用扫描电子显微镜(SEM)、光谱仪、数字源表研究其微观结构以及电气性能参数变化。结合实验结果分析原因,4/10μs冲击电流对ZnO压敏电阻的损伤程度大于2 ms方波冲击电流的损伤程度,更容易引起ZnO压敏电阻的老化,在1~3轮(3~9次)2 ms方波耐受下,可以改善压敏电阻老化特性,其原因在于冲击电流产生热效应使构成晶界势垒亚稳定成分填隙锌离子在晶界发生反应而降低其浓度,得到比冲击前更稳定的晶界结,从而提高了其老化特性。

铁路信号机房外部冲击电流监测原理及软件分析策略

针对铁路信号机房应用场景下常见的外部冲击电流问题,从基本监测原理、软件分析策略两方面提出具体解决方案,基于该方案可实现对多频段冲击电流的综合采集以及冲击电流详情自动化分析,实现对设备管理单位的指导性建议,提升铁路信号机房运行的安全性。

基于雷电侵入波冲击电流全景数据的避雷器故障诊断

避雷器运行环境差,发生故障频率高,当前方法故障诊断方法耗时长、易出现误判,为此设计基于雷电侵入波冲击电流全景数据的避雷器故障诊断方法。首先采集全雷电侵入波冲击电流全景数据,通过提升小波方法对数据进行分解处理,获取不同层数下的对应细节信号,提取电流信号特征,然后采用神经网络模式识别的自学习能力和自组织能力建立避雷器故障诊断模型。仿真模拟测试结果表明,所提方法不仅可以实现避雷器单个故障的准确诊断,也可以实现避雷器多个故障的准确诊断,具有一定的应用价值。

10kV配电避雷器整体大电流冲击耐受特性试验分析

本研究为解决10kV配网避雷器大电流冲击下耐受性不足的问题,其目的是通过试验了解避雷器整体耐受特性、避雷器装置整体耐受性能指标。使用案例分析法和试验研究法,同时对多个规格参数避雷器予以试验,验证在大电流冲击下避雷器的耐受特性。最终得出结论,在10kV避雷器选择上,应考量影响避雷器大电流冲击耐受特性的因素,选择更加优质的避雷器产品,在遭受雷击、过电压或其他电力故障时保护设备和电网免受损坏。

20 kA台式8/20μs冲击电流发生器设计

为解决传统8/20μs冲击电流发生器体积庞大、不易转场测试以及气体火花间隙开关触发稳定性较差的问题,通过研究直流高压脉冲电源技术、气体火花开关技术、半导体开关技术,提出了一种20 kA台式8/20μs冲击电流发生器的设计方案。阐述了方案的基本组成、工作原理,详细描述了微控制单元(MCU)、直流高压产生电路以及冲击电流产生电路设计。原理样机体积仅为传统设备的1/10左右,脉冲触发成功率100%。系统便捷性、稳定性得到了有效提升,并配套开发了人机交互系统。设计的冲击电流发生器对脉冲功率技术的工程应用具有积极作用。

矿用刮板输送机垂直冲击下负载电流特性研究

矿用刮板输送机在运行过程中易受液压支架推移不齐、采煤机截割底板不平的影响,承受着多种类型冲击,其中垂直方向的冲击作用最为明显,造成刮板输送机传动系统磨损严重、驱动电机功率不平衡等问题。笔者通过分析刮板输送机垂直冲击的形成原因,计算了不同垂直冲击作用下刮板输送机的运行阻力,建立了刮板输送机传动系统的垂直冲击仿真模型,并对刮板输送机在中部槽间隙、中部槽凸起弯曲、中部槽凹陷弯曲等工况下的冲击负载电流情况进行了仿真分析,结果表明:中部槽间隙越大,中部槽与中板发生的撞击就会越强烈,对刮板输送机传动系统的冲击越明显;垂直冲击产生的负载电流峰值与中部槽凹陷或凸起弯曲程度呈正相关;相邻中部槽最大弯曲角是决定刮板输送机冲击负载电流突变峰值及冲击稳定后负载增量的主要因素;中部槽凸起和凹陷弯曲产生的冲击对系统运行阻力的影响程度最大约为12%,是影响驱动系统电机功率不平衡的主要因素。在煤矿井下搭建了刮板输送机冲击负载监测平台,开展了不同垂直弯曲角度下的冲击负载电流监测试验,结果表明:不同程度的垂直冲击均使刮板输送机传动系统电机负载电流产生明显波动,且在短时间内,冲击电流峰值最高可达正常工作电流的1.5倍,对刮板输送机的链条、电机等零部件造成严重损害;现场采集的刮板输送机受到冲击后的电机电流曲线与仿真曲线变化趋势基本保持一致,平均绝对误差范围为0.435~1.342 A,验证了刮板输送机垂直冲击仿真模型的正确性与合理性。研究成果为提升刮板输送机的智能控制水平、保障煤矿运输装备的负载稳定和功率平衡提供了理论依据,进而降低综采工作面的运输成本,延长运输装备的使用寿命。

雷电间接效应多重脉冲组电流产生装置的设计

针对雷电间接效应多重脉冲组电流模拟需求,完成了雷电间接效应多重脉冲组模拟源的设计,采用20个Crowbar电路支路,通过分时放电的方式实现1个脉冲串内多脉冲输出需求,每个支路可以实现最小间隔30 ms的重复频率放电,从而实现3个脉冲串的输出需求。对放电支路的参数进行了详细设计,分析了电容、波尾电路电感、波尾电路电阻参数变化对输出特性的影响。分析了采用并联大电容实现放电电容重复频率快速充电的可行性,完成了装置的初步结构设计并结合装置结构简要分析了电路模拟参数设置的合理性。该装置建成后,可为电子、电气设备等开展测试提供技术支持。

土壤电阻率的负温特性及冻土对接地极冲击响应的影响

西藏地区由于独特的气候与地理环境,在其冻土地区存在雷电与低温共存现象。低温下冻土作为含冰复杂体系,其在雷击下的冲击散流性能仍不明晰,因此该文就冻土电阻率的负温特性以及接地极的冲击特性开展研究。首先研究了不同含水量、含盐量的土壤电阻率随温度的变化规律;然后在冲击电流作用下,以永冻土试品的表层土壤融化厚度和季节性冻土试品的表层土壤冻结厚度为变量,探究了其对相应冻土中垂直接地极暂态电位的影响规律;最后结合冻结条件下土壤冲击放电的形貌特征与地中电场强度和电流密度的分布特性,探讨了负温下接地极暂态电位变化的本质原因。试验研究表明:考虑盐分对土壤的影响,当其温度在一次冻结温度Tf与二次冻结温度Ts之间时,电阻率随温度下降缓慢上升,只有当温度降至二次冻结温度时,才存在突增现象;在永冻土中,当冻土温度高于Ts时,接地极仍具有较好的散流性能。由此可知降低Ts可以减小水分冻结对土壤电阻率的影响,为避免极寒地区接地极失效提供了新思路。

强电流环境下冲击片雷管换能元动态响应仿真研究

为研究强电流环境对弹体内冲击片雷管换能元的影响,采用30 kA双指数函数波形的脉冲电流模拟弹体被雷电击中后的电流注入,对弹体不同位置处、不同注入电流脉宽条件下冲击片雷管中的感应电流及桥箔的温度响应进行了仿真。结果表明:随着注入电流脉宽从1.0μs减小至0.1μs,感应电流的幅值从数百安培降至不足10A;随着冲击片雷管位置逐渐远离电流注入位置,其感应电流幅值缓慢增大。脉宽为2.0μs的注入电流作用下,桥箔的最高温度达到了铜的常压沸点,对桥箔产生了不可逆的破坏作用,而脉宽为1.0μs及以下的注入电流几乎不会对桥箔造成影响。

一种改进型直流电源冲击电流抑制电路

介绍了机载设备的供电适应性标准对启动冲击电流的要求,并对比了几种常用的启动冲击电流抑制方法的优缺点。提出并分析了一种控制MOS管DS两端电压来延迟开通MOS管的冲击电流抑制电路,该电路可避免MOS管长时间承受电应力而损坏,具有兼容性强、功耗低,可靠性高等优点。最后通过仿真软件和试验验证了该改进型冲击电流抑制电路的可行性。

触发闪电环境下地网冲击接地电阻特征分析

基于触发闪电技术,研究了2019年夏季8次触发闪电44次回击、5次初始连续电流脉冲(ICCP)和24次M分量对冲击接地电阻的影响,探索了冲击接地电阻随雷电流注入的动态变化规律。结果发现:闪电放电ICCP、M分量和回击过程冲击接地电阻均小于工频接地电阻,ICCP和叠加在回击回落之后连续电流上的M分量冲击接地电阻略大于回击过程,平均值分别为11.2Ω和10.8Ω。叠加在回击下降沿上的M分量冲击接地电阻平均值7.8Ω,明显小于回击过程,最小值可达2.4Ω。ICCP和M分量冲击接地电阻随电流增加而减小,回击过程与电流峰值没有明显的相关性。叠加在回击下降沿上的M分量冲击接地电阻随雷电流峰值、背景电流值的增加呈指数衰减关系,还与之前回击电流峰值成一定的反比例关系。随着闪电回击电流的注入,冲击接地电阻呈现动态变化过程,小电流在回击峰值下降后出现一个缓慢增长的过程,大电流在回击峰值下降后出现一个快速下降的过程。闪电不同物理过程火花和电感效应的作用是不同的,两者共同作用决定了土壤的电离程度,从而决定了冲击接地电阻的大小和变化。

SPD在不同波形雷电流冲击下的极限应力研究

从实际环境中采集到的雷击波形出发,研究电涌保护器(SPD)在不同雷电流波形下的极限耐受能力,研究数据表明:SPD在不同雷电流冲击下的最大放电电流、通过电荷量与半峰值时间呈幂函数关系。通过此函数关系,可以将实际环境中采集到的电流波形对应应力转换为8/20μs波形下的测试应力,实现在SPD选型和研发测试阶段对所有波形雷电流进行防护设计。

电脉冲复合激光冲击对316L不锈钢摩擦磨损及耐腐蚀性能的影响

不锈钢具有良好的力学性能,在航空航天、能源开发等领域受到广泛应用,但其硬度低、耐磨性较差。本文利用脉冲电流对316L不锈钢进行处理然后进行激光冲击强化(Electro-pulsing combining laser shock peening,EPLSP),并对比激光冲击强化(Laser shock peening,LSP)进行分析。研究不同工艺对显微硬度、表面形貌、摩擦磨损等特性的影响。LSP和EP-LSP处理后试样的显微硬度比原试样分别提升26.1%和38.3%。在相同的摩擦条件下,LSP和EP-LSP处理后试样的磨损率比原试样减小12.3%和30.0%。原始试样主要为黏着磨损与疲劳磨损,LSP及EP-LSP处理后试样主要为磨粒磨损,EP-LSP试样犁沟细小且深度较浅。EP-LSP试样腐蚀试验中,腐蚀电位超过1.1V电流密度逐渐增大,大于原始试样的0.4 V和LSP试样的0.7 V,表明EP-LSP试样钝化区域最大,耐腐蚀性最好。

钢/铝线冲击焊电流参数对引弧和飞溅的影响

利用精密高频逆变冲击焊机进行了钢/铝异种金属线对接冲击焊试验,采集焊接过程的电流信号,并使用高速摄像技术对引弧过程和焊接飞溅进行了研究,分析了焊接电流参数对焊点形貌和抗拉载荷的影响。结果表明,随线圈电流增大,引弧时刻提前,缓升阶梯模式下引弧瞬间电流减小,同时引弧电流上升速度较慢,容易出现引弧失败;三段阶梯模式则不受影响,因为其引弧电流较大,上升速度快,电场较强,能够快速引弧。焊接过程中燃弧间距不足易导致熔滴短路进而爆炸飞溅。增大电磁线圈电流能抑制弹片的回弹幅度,保证燃弧间距,进而减少飞溅的发生。在三段阶梯电流模式下,调整线圈电流为14.5A,减少了焊接过程引弧失败和飞溅现象,获得形貌良好和抗拉载荷稳定的焊点。

一种新型三相电压型PWM整流器启动冲击电流抑制方法

针对三相电压型PWM整流器启动瞬间产生较大的冲击电流,致使系统稳定性、可靠性降低的问题,在整流器前端加入预充电电路,对预充电电路软启动过程和整流器启动过流的原因进行了详细分析,再对2种无预充电电路的母线电压缓给定方法和2种预充电电路结合母线电压缓给定方法抑制启动冲击电流的作用机理进行了对比分析,最终提出了预充电-分段二阶抛物线母线电压缓给定混合控制的最优抑制方法,最后通过搭建4种母线电压缓给定方法的仿真模型和30 kW整流器实验样机进行了验证。结果表明,采用预充电-分段二阶抛物线母线电压缓给定混合控制启动的整流器有效地抑制了冲击电流,网侧电流启动无过冲现象,直流侧母线电压无超调。

基于暂态信息的馈线零序电流互感器极性辨识

零序CT存在异常影响继电保护装置的正确动作,现有判断零序CT极性接反的方法大多基于故障性质,即无法预防CT极性接反而引起的继电保护不正确动作。建立中压配电网系统简化数学模型,通过分析母线三相补偿电容器组不同时投入引起的暂态零序冲击过程,挖掘其零序电气量与零序CT正确极性的关联特征;基于该关联特征提出基于暂态零序冲击的零序CT极性辨识判据,并利用小波变换模极大值捕捉并计算母线三相补偿电容器组不同时投入时的母线零序电压变化量和各馈线零序电流变化量,结合所提判据对零序CT极性进行辨识;最后采用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建中压配电网系统仿真模型,模拟母线三相补偿电容器组投入的不同情况,对所提辨识方法进行验证。

冲击电流下土壤复视在参数特性研究

在500 kV及以上的高电压等级输电线路雷电防护设计与检修中,准确获取附近环境的土壤视在参数特性是保障其安全可靠运行的基础。为有效获取冲击电流下土壤复视在参数特性,通过联合离散复镜像法与差分进化方法来研究。首先利用离散复镜像法计算了土壤的理论复视在参数,然后通过不同频率下的核函数计算对比验证了计算精度,最后通过差分进化方法对非均质土壤复视在参数进行反演,并计算了不同电极跨度下的土壤复视在电阻率实部与虚部参数值。

冲击电压激励下轨道交通过渡电阻快速测量方法

钢轨对排流网的过渡电阻是影响杂散电流的最主要因素。为了快速测量过渡电阻,根据钢轨中的波过程和快速傅里叶变换原理,提出了利用冲击电压源的新型测量方法。首先,基于ATP-EMTP软件搭建钢轨模型进行仿真,验证了冲击法的有效性;然后,结合现场实测钢轨对排流网过渡电阻的数据,进一步验证了冲击法的可靠性和准确性。

大容量冲击短路试验发电机组继电保护方案

随着实验室容量不断提高,大容量冲击短路试验发电机组应用日益增加,其继电保护配置对机组与电网安全十分重要。以冲击短路试验发电机组继电保护为研究对象,描述了冲击短路试验发电机的主要故障类型,介绍了故障的继电保护原理,对比了电磁式电流互感器和全光纤电流互感器特点。同时以额定容量100 MVA冲击短路试验发电机为例,设计了适用于冲击短路试验发电机的继电保护方案,并详细分析了发电机差动保护、定子过负荷保护、转子接地保护参数整定方式,可为冲击短路发电机组继电保护配置提供参考。