双芯IGCT浪涌电流鲁棒性研究

作为晶闸管类器件,双芯集成门极换流晶闸管(Dual IGCT)必须具备的抗浪涌电流能力研究鲜见报道。基于多单元集成的器件仿真结构模型,揭示了Dual IGCT在浪涌电流下工作时,总电流在GCT-A部分和GCT-B部分间的分配比例会随晶格温度升高而减小。在此基础上,分析了寿命控制技术对Dual IGCT浪涌鲁棒性的影响。结果表明,增大GCT-B的载流子寿命可以提高器件的浪涌鲁棒性,但同时会增大器件的功耗;而在对GCT-B进行载流子寿命控制时,引入具有较大寿命对温度依赖系数的复合中心,可以有效提高Dual IGCT浪涌电流鲁棒性,同时不影响器件的其他性能。最后,提出了一种工艺成本较低的阳极短路Dual IGCT新结构,其在浪涌电流下的晶格温升与传统的Dual IGCT相比大幅减小(约150 K),呈现出极高的抗浪涌能力。

基于IGCT串联的电流源型融冰装置

针对冬季输电线路覆冰问题,提出一种基于集成门极换流晶闸管(integrated gate-commutated thyristor,IGCT)串联的电流源型直流融冰装置及其控制方法。该融冰装置采用电流源型整流器拓扑,兼有直流侧融冰与交流侧无功补偿的功能。所提控制方法首先采用瞬时功率理论分解交流侧的瞬时有功、无功,根据融冰功率与交流侧无功补偿需求分别进行有功、无功双环解耦控制。为节约装置成本、减少传感器使用,提出一种不依赖电容电压传感器的控制方法,通过网侧电压、电流的差分计算得到LC滤波器的电容电压。为抑制高频谐波对控制系统的不良影响,引入虚拟电阻控制单元对LC滤波器的高频谐波进行前馈抑制。最后,考虑具体应用场景设计1台交流侧电压10 kV、最大融冰电流1000 A的融冰装置样机,通过实验验证了所提技术方案和控制方法的有效性。

基于双层模型的可控电流源换流器损耗优化方法

逆阻型集成门极换流晶闸管是构建可控关断电流源型换流器(current source converter,CSC)的可行器件之一。在换流器运行过程中,损耗的产生使得器件芯片结温上升,从而限制了换流阀的运行能力,因此必须明确并优化CSC中器件结温情况。该文提出了系统性的损耗特性、约束条件,建立了损耗抑制的双层模型,并给出了求解方法。提出了缓冲电路和损耗分析的综合设计方法,对缓冲回路及杂散参数范围进行了研究,对比了优化后的CSC与传统直流和柔性直流换流阀的损耗。结果表明,基于该模型的计算参数,器件损耗为5.7kW,电阻损耗约为1.8kW,器件结温增量为38℃,CSC的损耗与系统占比为0.54%。

串联晶闸管在大脉冲电流下的开通过程研究

串联晶闸管是高压脉冲电源系统中的一种理想开关,研究其在脉冲电流下的开通动态过程具有重要意义。已有文献所建晶闸管模型大都是将晶闸管在开通延迟时间t d内等效为恒定电阻或恒定电压源,该类模型在描述串联晶闸管开通过程的电压变化时不够准确。论文将晶闸管的开通过程用一个电容和一个延时t d并入的时变电阻模型来等效,分析了3只晶闸管串联开通的典型过程,推导了晶闸管上电压最大值的解析计算式和均压系数计算式,并对动态均压电路进行了设计。通过对3只额定6 500 V晶闸管串联开通的试验和仿真对比,验证了所建晶闸管等效模型在电压计算方面的准确性以及开通延迟时间差不同、外加不同电压对串联晶闸管开通过程的影响分析。

高压直流输电晶闸管阀开通的电流应力分析

高压直流输电晶闸管阀开通产生的电流应力是其电气特性研究的重要内容之一。对阀开通电流应力分析的原有电路模型进行了改进,并对阀开通的暂态过程进行较为详尽的分析。分析把把开通过程分为3个阶段进行,并推导出各阶段晶闸管阀开通电流应力计算的非线性微分方程组,采用龙格-库塔法对方程组进行计算;此外对晶闸管阀换相开通的电流应力及其影响因素进行较为全面深入的分析,最后得到各种运行条件和各类电路参数变化时开通电流应力的变化情况,并总结出其中的关键因数。

高压直流晶闸管阀故障电流下反向电压特性的分析

为分析高压直流晶闸管阀故障电流下的反向电压特性,采用电路拓扑模型分析法,建立了故障电流下反向分析的数学模型,并建立相应的试验模型对分析方法进行验证。对晶闸管结温、阻尼电阻电容参数、电流变化率和正向电流4个参数的影响进行了分析,并用数学模型进行仿真计算。分析结果表明:晶闸管结温、电流变化率和正向电流均可导致反向恢复电荷的改变,从而对反向恢复电压造成影响;阻尼电阻电容一定时,有唯一阻尼电阻使反向电压最小。结果验证了该仿真分析方法的可行性,且具有较高的精确度。

晶闸管阀过电流试验装置过电压保护策略的研究

介绍了我国第1套适用于灵活交流输电系统(FACTS)和高压直流输电系统(HVDC)的高压晶闸管阀过电流试验装置的基本原理。针对试验过程中可能产生的瞬时过电压和故障过电压分别建立了数学和仿真模型,分析了过电压的产生机理、危害及特点。在上述分析的基础上对不同的保护策略进行比较,提出阻容吸收回路与BOD(break over diode)触发晶闸管阀相结合的新型过电压保护策略,理论分析和仿真结果都证明所提出的保护策略的正确性和有效性,从而确保过电流试验装置的安全可靠运行。

TSC高压晶闸管阀过电流失效机理

为满足晶闸管投切电容器(TSC)装置可靠性及其试验方法和试验等效机理研究的需要,重点研究了TSC装置的核心部件——高压晶闸管阀在过电流故障状态下的失效机理。首先介绍了TSC系统及其阀的结构以及过电流故障形成的原因和特征,并给出了过电流的数学方程和仿真波形。然后按照过电流故障的不同发展阶段对TSC阀的电流、电压和热等应力进行了解析分析。在上述基础上,结合器件的物理特性,对TSC阀各个元件在各种故障应力下的内部物理过程进行了分析。最终得到了TSC阀在过电流故障的不同发展阶段的失效模式和失效指标,从而揭示了TSC高压晶闸管阀的过电流失效机理。

具有快速电流动态响应的晶闸管整流控制器

为了提高三相电流型晶闸管相控整流器的动态特性,提出一种新型电流峰值控制方法.利用交流电压周期性的伏秒积分变化控制晶闸管触发角,实现对直流侧电感电流的峰值控制.针对实际存在的问题对控制方法进行改进,消除交流侧漏感造成的触发误动作,设计采样偏置自调整方法消除采样偏置电压漂移所造成的误差.由于控制方法本身的积分滤波特性,并且不依赖于交流电压相位锁相环,在网侧电能质量恶劣的情况下仍然能够保证晶闸管正确地触发换相.仿真和实验验证表明,与传统控制方法相比,晶闸管整流器的电流动态响应特性大大提高,即使在谐波干扰的情况下仍然能够稳定工作,具有很好的鲁棒性.

用小电流晶闸管使接触器实现无弧运行

本文提出用小电流晶闸管与接触器组成组合开关。在接通和关断电路时无电弧，接触器可省去灭弧罩，结构简化。且可用于易燃易爆场合。晶闸管毋须电子触发线路，线路简单，成本低。

动态均压缓冲电路引起的晶闸管电流应力计算方法

为精确计算动态均压缓冲电路引起的晶闸管开通电流应力,分析理想开关模型的缺陷,通过正交实验研究晶闸管开通指数电压源模型的影响因素。应用该指数电压源模型,推导出开通电流应力的计算公式。并在仿真平台PSCAD/EMTDC中应用指数电压源模型进行了仿真分析,结果表明:理想开关模型不能客观、准确地反映该电流应力,应采用指数电压源模型进行计算;影响该指数模型中的关键参数的多种因素中,电压因素影响力最大。

限流器晶闸管阀过电流试验等效机理及方法

串联谐振型限流器晶闸管阀组件在开通和导通过程中要承受巨大的电流应力,而电力电子试验装置目前尚不能满足该故障电流试验的考核要求。文中在晶闸管阀运行工况分析基础上,提出了等效试验指标和等效试验方法。应用电力电子等效试验理论,研究晶闸管阀失效机理;建立过电流试验等效分析数学模型,提出等效试验指标;参考断路器短路电流试验方法,设计分步试验和合成试验。分步试验利用LC振荡电路和短路电流电路考核电流陡度和电流强度,合成试验利用断路器关合试验电路全面考核阀耐受电流能力。对2种试验方法进行了比较分析,建议采用分步试验方法。

晶闸管换流阀断续电流试验方法探讨

断续电流试验是高压直流输电用晶闸管换流阀的一项重要的型式试验,该试验模拟换流阀在两种不同电压下电流产生断续情况,换流阀能够正常、多次可靠触发的能力。文中讨论了在合成试验回路基础上采用电流源双六脉动桥串并联运行、增加辅助取能装置或调节电压源时序的方法进行断续电流试验,并对上述几种方法进行了比较分析。经过试验验证的晶闸管换流阀在实际直流输电工程中的良好运行证明了合成试验回路断续电流试验方法上的等效性。

新型高压晶闸管阀过电流试验回路的建立

分析和比较了瑞士ABB、瑞典ABB、TOSHIBA和SIEMENS公司的几种高压晶闸管阀过电流试验回路的工作原理及其优缺点.根据国际大电网会议(CIGRE)关于高压串联阀电流电压强度的技术导则以及国际电工委员会关于静止无功补偿装置阀和高压直流阀的试验标准的要求,提出了一种新型过电流试验回路的主电路方案:由大电流源提供加热电流,由谐振回路提供过电流及相应的闭锁电压,由高电压回路辅助实现高压直流阀的特殊试验要求.该试验回路调节更灵活、试验模式更多、试验能力也大为提高:高电压回路的电压参数提高至80kV,过电流峰值提高到47kA,频率范围扩展到50～350Hz.

采用击穿二极管触发晶闸管阀的过电流试验装置的新型过电压保护方式

首先分析了过电流试验装置的原理及其故障过电压的机理、危害和特点。针对已有过电压保护方式(间隙和氧化锌避雷器)的缺点,提出了一种适合于频繁动作、动作电压准确性及稳定性高,动作电压调节方便、保护动作迅速、残压小,泄放能量大的新型过电压保护方式,即击穿二极管(BreakOverDiode,BOD)触发晶闸管阀,并给出了BOD触发晶闸管阀的原理和设计要点及其特点。仿真分析和试验结果均验证了该保护装置的有效性和实用性。

可控避雷器中晶闸管阀电压和电流上升率仿真分析、试验检测及限制措施

晶闸管器件的断态(开断状态)电压上升率du/dt和通态(导通状态)电流上升率di/dt是决定可控金属氧化物避雷器(CMOA)晶闸管阀工作安全性的关键参数。以长治—南阳—荆门特高压交流试验示范工程为背景,对晶闸管阀中晶闸管器件需要承受的最大du/dt和di/dt进行了仿真计算,提出了技术要求,并给出了限值要求,即du/dt和di/dt均不允许超过其临界值du/dtcrit和di/dtcrit。根据实际使用条件对所选晶闸管器件的du/dtcrit和di/dtcrit进行了试验测试。测试结果和技术要求对比表明:2.0～3.0英寸晶闸管du/dtcrit不小于45kV/μs,大于技术要求28.3kV/μs,无需限制措施;di/dtcrit为865～910A/μs,远小于技术要求87kA/μs,须采取适当的限制措施。研究表明,采用3～5mH的限流电抗器可以将di/dt限制在容许范围内,且限流电抗器对CMOA限制系统操作过电压的效果影响不大,可以采用限流电抗器限制晶闸管器件的di/dt。

MMC阀保护晶闸管的电流分配与结温计算

针对模块化多电平换流器(MMC)在直流侧发生双极短路的故障情况,建立了MMC阀闭锁后的故障电流回路,给出了MMC阀中保护晶闸管的电流分配和结温理论计算方法。在Matlab/Simulink下进行了MMC阀闭锁后故障电流回路的建模与仿真,并在MMC背靠背实验系统中进行试验研究。仿真和试验结果表明,所提分析和计算方法准确可行,对MMC实际工程中保护晶闸管的选型、损耗计算及热设计具有重要的理论指导意义。

晶闸管变流器的一种电流监视装置

晶闸管变流器的一种电流监视装置ＴｈｅＣｕｒｒｅｎｔＤｅｔｅｃｔｉｎｇＡｐｐａｒａｔｕｓｆｏｒＴｈｙｒｉｓｔｏｒＣｏｎｖｅｒｔｅｒｓ淮南矿业学院王清灵，刘峻（淮南２３２００１）晶闸管交流装置与旋转变流器相比具有运行效率高，造价低以及维护方便等优点，其缺...

故障电流限制器的晶闸管阀触发与监测系统

在不改变电网结构的情况下,故障电流限制器作为一种全新的解决方案可用来解决由于负荷中心大电源投入和系统互联所引起的系统短路电流增加的问题。主要侧重于故障电流限制器的晶闸管阀触发与监测系统的研究。首先,介绍故障电流限制器的结构以及工作原理;然后介绍晶闸管阀触发与监测系统的构成,重点突出触发系统的原理、监测系统的原理和TE板的原理以及各自的实现方式,并提出了一种VBE与TE板之间的可实现逻辑时序;最后,通过低压试验验证了晶闸管触发与监测系统的可行性。

晶闸管维持电流Ⅰ_H的研究

在原有理论的基础上，根据晶闸管的实际情况，经分析提出了具有实际应用价值的计算晶闸管维持电流ＩＨ的简化模型，并根据此模型和有关理论推导出了关于ＩＨ的计算公式，实验证明该公式与实际情况符合较好．