低抖动大气压空气电晕均压多间隙气体火花开关

为了发展结构简单、便于维护的大功率气体火花开关,研制了大气压空气电晕均压多间隙气体火花开关,该开关采用电晕放电均压方式,由9个相同的间隙构成。利用有限元分析方法对9间隙电晕均压气体火花开关的电场进行了分析,发现适合长度的电晕针对开关主间隙的电场影响很小,且加载触发脉冲时可在中间间隙形成了强烈的畸变电场。在理论分析的基础上,开展了开关击穿特性研究,实验结果表明电晕均压有利于提升开关的稳定性,开关自击穿电压分散性降低,自击穿电压略微增大;同时多间隙开关实现了良好的触发导通,在工作电压60~85 kV(工作欠压比56.8%~80%)范围内,开关的击穿延时抖动均小于20 ns,当工作电压达到80 kV以上时,抖动可小于10 ns。文中设计的大气压空气电晕均压多间隙气体火花开关可用于直线脉冲变压器等脉冲功率系统,使用的基于电场模拟对电极结构进行优化的方法对设计其他类型的开关具有借鉴意义。

固态断路器多IGBT串联混合均压电路设计

固态断路器需多IGBT串联切断短路故障电流,针对多IGBT存在电压分配不均、局部电压过高、损耗大等问题,提出一种混合式均压控制电路拓扑结构。分析固态断路器多IGBT均压影响因素,研究均压拓扑性能。优化缓冲电路结构,改进充放电型缓冲电路,减小损耗;引入双阈值钳位控制电路,改善IGBT过电压;提出被动均压与辅助反馈主动均压结合的混合均压控制策略,加快响应速度,实现均压动态自适应调节。制作样机,进行固态断路器设计拓扑和控制的仿真及实验验证,结果表明:混合式均压控制电路可减小IGBT电路超调量,具备更强的抑制过电压能力,提升响应速度。

基于级联式整流电源的恒流均压控制方法

针对电磁探测的大功率电磁场激发需要,文中采用输入并联输出串联的级联式整流电源,提高输出电压等级,保证激发功率。为了满足电磁探测过程中输出电流的稳定性,提出了基于双闭环的恒流均压控制算法。分析了级联式直流电源恒流均压输出的原理,建立了电源的数学模型,设计了电压电流环的控制器,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型并通过控制器参数优化从而降低误差。级联式直流电源由于上下两部分可能存在器件参数不同的情况,这就导致在恒流控制下两级电源输出电压不同,在动态情况下的偏差会更大从而引起器件不均压而损坏,因此在考虑控制恒流输出的同时需要加入控制均压输出。通过对输出电流电压进行采样,经控制器转换为相应的脉冲触发所对应的开关器件从而实现恒流均压输出。仿真结果显示输出电流控制在2 A,电流变化在5%以下。

单相PET级联整流SVPWM均压边界及拓展方法

电力电子变压器(power electronic transformer,PET)是交直流配电系统互联的重要接口设备,然而后级等效负载不平衡将造成前级整流器各模块的电压偏移。针对单相级联H桥整流器空间矢量调制均压失效问题,推导出基于最优矢量选择均压策略的边界计算方法。根据计算所得的负载不平衡度限制边界与级联模块数、调制度以及功率因数的关系,提出了变调制度和功率因数的控制策略以增加均压能力。该策略通过改变直流电压或降低功率因数来重建更宽的均压工作范围,确保原不平衡度均压极限的系统稳定运行。最后,通过三模块级联整流器的仿真与实验验证了该均压边界的正确性,以及所提均压拓展方法保障极端不平衡负载条件下均压的有效性。

带均压槽的多孔集成节流静压气体轴承静态性能分析

为了提升静压气体轴承的静态性能并探究其变化规律,文章研究了一种带均压槽的多孔集成节流静压气体轴承。通过推导气体润滑控制方程建立数学模型,并通过编程软件对离散化的控制方程进行求解计算,分析不同节流孔数量、供气压力、均压槽槽宽和均压槽槽深对静压气体轴承静态性能的影响规律。结果表明:与无均压槽多孔集成节流静压气体轴承相比,带均压槽的静压气体轴承承载力和刚度有了明显的提高;同时节流孔数量对带均压槽的多孔集成节流静压气体轴承的承载力影响显著,但孔数增加到一定程度后承载力增速减缓;均压槽槽宽对其承载力影响较小;均压槽槽深和供气压力对静压气体轴承的静态性能有明显影响。

储能型MMC低频均压混合控制策略

针对低频工况下模块化多电平换流器(MMC)子模块电容电压幅值大幅波动问题,提出1种储能型MMC低频均压混合控制策略,将高频注入与储能型MMC超级电容相结合以有效抑制子模块电容电压的波动。首先分析了MMC低频工况下子模块电容电压波动的原因;其次阐述了高频注入和储能型MMC2种抑制低频工况下子模块电容电压的方法;然后提出储能型MMC低频均压混合控制策略,并对其环流进行公式推导。该方法相对于高频注入方法可减小桥臂电流及环流,减少器件电流应力及系统损耗,且相对于储能型MMC方法对超级电容的容值要求降低。最后,通过Matlab/Simulink对储能MMC低频均压混合控制策略进行仿真,验证了所提控制策略的有效性。

基于有源箝位的功率器件串联均压技术

功率器件串联的关键技术挑战是如何实现串联器件的动、静态均压。提出一种基于有源箝位的器件串联均压电路及其控制方法。所述均压电路仅由1个辅助开关管和1个箝位电容串联而成,该电路与各主功率管并联。主功率管的关断电压可自动被箝位电容电压箝位,从而将器件串联均压问题转化为各箝位电容电压均衡问题。提出了一种箝位电容均压方法,利用负向电流回收箝位电容电能,并能保证辅助开关管实现零电压开通。所提均压技术具有结构简单、损耗低、模块化等优点。此外,通过调整箝位电容放电时间差异,形成阶梯型桥臂电压,以减小桥臂电压的瞬时变化率dv/dt。搭建一台3 kV/750 V 30 kW谐振型直流变压器样机,每个桥臂采用6个SiC MOSFET串联。实验结果表明所提均压方法在各个工况下均能实现串联器件的动、静态均压,不均压度小于3%,且在3kV输入电压下峰值效率达98.4%。

级联MOSFET均压测试方法研究

文章分析了传统均压测试方法中,隔离高压探头寄生参数对级联MOSFET均压效果的影响。通过改变同一高边MOSFET的DS电压测试探头数量,分析了测试方法引入寄生参数的变化对瞬态均压的干扰程度。基于此提出了一种减法均压测试方法,并对所提出的减法均压测试方法的优化进行了分析与实验验证。实验结果表明该测试方式能精确评估级联MOSFET在稳态以及开通、关断瞬态的均压效果,且不受测试线缆寄生参数的影响。

向微网供电的级联换流器均压控制策略

直流侧串联交流侧并联的级联换流器拓扑目前是中低压小容量场景下输电系统换流器的较优选择,针对级联换流器直流侧电容均压问题,以级联换流器的数学模型为基础,提出了一种可以向全/高比例新能源微电网供电的具备均压功能的级联换流器控制策略,包括均压定电压/频率控制和均压优化下垂控制,并根据混合势函数理论分析了所提控制策略的大信号稳定性,给出了控制器的参数设计要求。相比传统均压策略,提出的策略不仅能参与系统的频率控制/调节,均压优化下垂策略还能免去模块间的数据通信。仿真结果表明,所提策略能在稳态和各种故障工况下实现均压功能,实现了对全/高比例新能源微网的频率调节,保证系统频率不超出安全阈值。

均压通风解决工作面回风隅角低氧问题的研究

为了有效解决海湾煤矿3^(#)井2203工作面回风隅角低氧问题,利用均压通风提高2203工作面与上部采空区和邻近采空区之间的压差,改变采空区漏风流场,当带式输送机穿过调节风门时,通过适当漏风来代替过渡封堵。结果表明,启用均压系统后,回风隅角处O_(2)浓度从14.8%升高至19.8%,并一直保持在19.8%左右;回风流中O_(2)浓度从18.6%升高至20.2%,并一直保持在20.2%左右;回风顺槽内压力高于上部采空区30 Pa;通过调节风门处漏风量为4.2 m^(3)/s,工作面通风量为35.0 m^(3)/s。通过均压系统的应用,成功解决了回风隅角低氧问题。

机器人电阻点焊电极压力均压平衡控制研究及应用

针对车门翼板高强度双相钢机器人点焊中因为电极压力控制不当而出现的压痕、变形和扭曲等缺陷,分析电极压力对点焊质量的影响。采用ANSYS数值模拟软件比较分析不同电极压力下板材等效压力变化情况,分析结果显示,相较于电极压力为4 000 N,电极压力为3 000 N时,焊点等效压力波动较小,塑性变形也相对较小。针对车门翼板点焊,确定了合理的点焊电极压力为3 300 N,并设计了分阶段控制曲线,通过FANUC点焊控制系统对电极压力进行实时监测和补偿,有效控制了电极压力的波动。此外,利用均压平衡宏程序,可以根据板材形状变化和电极磨损等因素实时调整电极压力。试验结果表明,采用均压平衡控制后,电极压力波动控制在±5%以内,焊点表面压痕深度减少约20%,焊点质量明显提升。

均压通风技术在采面回风隅角低氧治理中的应用

5203综采工作面受埋深较浅,同时采面采空区与上覆煤层采空区、地面漏风裂隙等存在漏风通道,导致5203综采工作面回采推进期间存在回风隅角CO浓度超标以及氧气浓度偏低等问题,制约采面安全生产。结合采面通风系统以及现场生产条件,提出将均压通风技术应用到采面回风隅角氧气浓度偏低治理中,通过采面与采空区间压力平衡,达到控制有害气体向回采空间涌入目的。依据现场情况,确定均压通风机型号以及均压通风设施布置情况。现场应用后,5203综采工作面回风隅角CO浓度偏高以及氧气浓度偏低等问题得以较好解决,可确保采面煤炭安全回采。

双目标区域化PSO热风炉均压滑模控制

目的针对热风炉冷风均压控制中存在的大惯性、大滞后和超调量大等问题,提出一种基于双目标区域化粒子群算法的热风炉冷风均压滑模控制策略。方法所提策略将冷风流量作为控制量,将冷风压力设为被控量,将滑模控制算法与粒子群优化算法相结合,选取常规滑模算法并对其进行改进,运用指数趋近律降低外部扰动对系统产生的影响,并加入双目标区域化粒子群算法对滑模切换增益系数和指数趋近系数进行寻优,通过粒子平均排名、环境检验参数等指标作为寻优条件,以求取最优滑模控制律对冷风压力进行调控,进而实现均压优化控制效果。结果仿真结果表明:所设计控制策略在适配条件下于58.2 s时达到稳定,超调量为4.1%,在失配且加入干扰条件下于72.4 s时达到稳定,超调量仅为17.6%,与串级PID控制和常规滑模控制相比,策略拥有良好的超调和快速达到稳定的能力。结论工程应用表明:冷风压力波动偏差仅为±6.48 Kpa,所提控制策略拥有稳定性高、响应快和超调量小的特点,能够较好应用于实际生产中热风炉冷风均压工况要求。

高炉热风炉独立外均压自动换炉工艺应用实践

针对常规鼓风充压工艺需要分流高炉鼓风流量,容易造成鼓风波动、炉况顺行不稳定等问题,在两座1 800 m^(3)高炉热风炉上应用了独立外均压自动充压换炉工艺,该工艺以“小压差、大流量”和“分段式、恒压差”方式对热风炉进行快速自动充压。投运以来,每座高炉热风炉日累计增加烧炉时间约5.6 h;在满足1 200~1210℃送风温度要求下,日煤气消耗总量没有明显改变;两座高炉日均出铁量平均增加了119 t,综合焦比平均降低了3.95 kg/t·Fe,煤气消耗平均降低了10 m^(3)/t·Fe。

高炉均压煤气回收效益分析

高炉炼铁工序所需的能源消耗和产生的污染物在钢铁企业中占比较大,炼铁是实现节能、降碳、减少污染物排放的重点工序。高炉冶炼生产过程中,布料后料罐均压煤气直接排入大气,不仅会对周边环境尤其是高炉生产区域造成不良影响,同时也会造成能源(高炉煤气)浪费。回收高炉料罐均压放散煤气,既能够减少CO 2、CO和粉尘排放,同时能够减少能源损失,提高资源利用率,实现环境效益和经济效益的双赢。从高炉料罐均压煤气自然回收和全回收工艺技术分析入手,结合生产实际,通过对不同工况下高炉均压煤气回收系统运行数据和效益进行统计、核算和分析,定量说明了高炉均压煤气回收的技术特点,评估了两种煤气回收技术各自的优势,建议钢铁企业结合自身的实际生产情况,在不影响高炉生产作业顺畅的前提下,优先选择高炉均压煤气全回收工艺。

采空区均压防灭火技术在滕东煤矿的应用

为了解决采空区漏风造成遗煤自燃的难题,提出了一种煤矿井下调整采空区两端压差的方法,对滕东煤矿通风系统现状进行分析。以均压防灭火机理为依据,设计滕东煤矿均压防灭火工艺方案,利用连通管将各封闭空间互相连接,以此维持封闭空间的压力,保持采空区两端压力平衡,达到防止向采空区漏风供氧的目的。通过在滕东煤矿的井下现场试验,均压防灭火技术能够使密闭内外压力差降到0~20 Pa,使采空区密闭内外压力达到均衡,阻止气体的逸出,有效防止向采空区漏风供氧,从而防止采空区遗煤发生自燃,在滕东煤矿取得较好的防治效果。

均压防火技术在易自燃煤层群的研究与应用

陕西黑龙沟煤矿主采2^(-2)、3^(-1)、4^(-3)、5^(-3)煤层,各煤层层间距较小。其下覆煤层开采过程中,上覆采空区有毒有害气体通过裂隙下泄至工作面,造成工作面有毒有害气体超限,影响工作面的正常回采。基于此,分析了影响工作面有毒有害气体涌出的因素,通过采用均压防火技术,调整均压区域内外差压,抑制了上覆采空区气体下泄,确保了工作面安全高效回采。

金属氧化物避雷器均压电容检测技术分析

随着我国变电站电压等级不断增加,对金属氧化物避雷器的性能要求也越来越高。金属氧化物避雷器作为电力系统中一种常见的电气设备,其能够对变电站设备内的操作过电压、雷电过电压等现象进行有效限制,避免过电压对电力设备正常运行产生影响。但是由于金属氧化物避雷器经常在过电压状况下运行,其运行稳定性大大下降。当前许多变电站都是通过连接均压电容的方式提升避雷器稳定性。因此本文在研究时先对金属氧化物避雷器均压电容的结构进行了分析,然后对金属氧化物避雷器均压电容故障影响因素进行分析,并结合具体的案例分析常用的检测技术,以期为变电站均压电容器检测提供理论指导。

基于流固耦合的液压阀芯均压槽多目标优化设计

高压大流量换向阀依靠阀芯的移动来实现控制执行机构的运作,合理的设计阀芯上均压槽的尺寸、槽间距与阀芯与阀套间间隙能够降低阀芯与阀套之间的卡紧力与泄漏量。基于ANSYS建立流固耦合三维求解模型,以矩形均压槽宽深比、槽间距和阀芯与阀套间间隙为设计变量,将泄漏量、卡紧力与等效应力作为响应变量,通过建立Non-Parametric Regression响应面模型,分析了设计变量对响应变量的影响。结合多目标遗传算法(MOGA),实现阀芯均压槽的尺寸与分布的优化设计。当均压槽槽宽与槽深比值为0.83,槽间距为1.43 mm,阀芯与阀套间间隙为0.027 mm时,泄漏量与卡紧力能够较小,其值分别为6.05 mL·min^(-1)和0.28 N,与优化前相比泄漏量降低了25%,卡紧力降低了36%。为阀芯均压槽的尺寸设计提供了参考。

大压差均压移水系统水力特性研究

均压移水系统作为船舶的重要系统,对船舶的平稳运行具有重要意义。均压移水系统长管路造成的压力损失不仅会对系统的移水能力造成影响,也可能导致气蚀现象出现。本文通过调节阀门开度产生大压差模拟实际管路压力损失,对均压移水系统在大压差工况下的水力特性进行研究并通过实验进行验证,仿真与实验结果吻合较好,并发现了均压移水系统水回路与气回路压力循环的规律。此外,通过仿真研究还发现:随着压差的增大、管路的增长、管路压力损失的增大,系统移水能力与泵入口处最小压力会相应降低,可能出现气蚀现象;增大系统初始均压压力会增大泵入口处最小压力,有效抑制气蚀现象的出现。