一种基于拖尾电流识别的失灵保护实现

当断路器跳开后,电流互感器(CT)二次侧产生的拖尾电流延长了失灵电流元件的返回时间,有可能造成断路器失灵保护误动作。目前工程上多采用增加失灵保护动作延时来躲避拖尾电流影响,但这会增加断路器真正失灵时失灵保护的动作时间,偏离了继电保护的快速性特点。基于拖尾电流和非拖尾电流在波形特点上的差异性,对拖尾电流进行快速有效的识别。一经识别出拖尾电流,立即闭锁失灵保护,消除拖尾电流对失灵保护产生的不利影响。利用实时数字仿真系统(RTDS)对基于拖尾电流闭锁的失灵保护进行仿真实验。实验结果表明,基于拖尾电流闭锁的失灵保护能准确识别断路器跳开后的拖尾电流,在故障电流条件下不拒动,在拖尾电流条件下不误动,动作行为可靠。

基于Fréchet距离算法的电流互感器拖尾电流识别方法

高压线路保护动作会同时启动失灵保护,如果电流互感器存在拖尾电流将引起失灵保护误动。基于此提出一种基于Fréchet距离算法的拖尾电流识别方法,以避免失灵保护误动。该方法利用拖尾电流与故障电流波形形态差异,选定短数据窗采样电流序列内起始点与终点构成模板直线,并得到模板直线过零时刻与起始点的时差△t,进而计算归一化后电流序列与模板直线序列之间的Fréchet距离值,融合Dt与距离值补集构成拖尾电流识别判据。该方法原理简单,不受故障电流直流分量和CT饱和的影响,易于实现,仿真结果验证了它的可靠性与抗干扰性。

电流互感器拖尾电流对断路器失灵保护的影响

为了探讨电流互感器(current transformer,CT)拖尾电流的特征及其对继电保护设备的影响,基于理论分析和实际系统中CT电流拖尾的波形对CT电流拖尾现象进行分析,探讨了该现象对断路器失灵保护的影响。实际波形分析表明,CT拖尾电流的大小和持续时间有可能达到一定的量值,如果失灵保护算法设置不当或者保护定值整定不当,有可能影响失灵保护的正确动作。建议在保护逻辑计算前,应先通过软件算法、滤波等方法消除其对失灵电流判据带来的不利影响;另外,拖尾电流呈现指数衰减的特征,适当的保护动作定值和延时整定可有效消除拖尾电流造成的失灵保护误动作等。

浅析电流互感器拖尾电流对失灵保护的影响

电流互感器(CT)拖尾是一种常见的电气现象,但目前鲜有资料专门探讨它的特征及其对继电保护设备的影响。基于理论分析和实际系统中CT电流拖尾的现场波形而对CT电流拖尾现象进行了初步分析,并浅析了该现象对断路器失灵保护的影响及工程性的启示。现场波形表明,电流互感器的拖尾电流大小和持续时间有可能会达到一定的量值,如果失灵保护算法设置不当或者保护定值整定不当,有可能会影响失灵保护的正确动作。故建议保护逻辑计算前,应先通过软件算法滤波等方法消除拖尾电流可能带来的不良影响;另外,拖尾电流呈现指数衰减的特征,适当的保护动作定值和延时整定可有效消除拖尾电流可能造成的失灵保护误动作等不良影响。

GTO 拖尾电流及其对关断性能的影响

本文系统的阐述了ＧＴＯ拖尾电流的产生机理、组成、性质及特点，给出了ＧＴＯ在拖尾阶段的等效电路。在实验印证的基础上，作者首次逐段分析了关断过程中位移电流变化对拖尾电流的影响，论述了拖尾电流、拖尾损耗对ＧＴＯ关断性能的影响。

“无拖尾电流”600V IGBT

V系列6．00V沟栅式场截止型（trench—gatefield—stop）IGBT具有平顺、无拖尾电流的关机特性，饱和电压低达1．8V，最大工作结温高达175℃，这些优点将有助于开发人员提高系统能效和开关频率，并简化敞热设计和电磁干扰（EMI）设计。

意法半导体公司的“无拖尾电流”600VIGBT突破功率设计的限制

2013年12月13日意法半导体公司（ST）推出一种先进的V系列600V沟栅式场截止型（trench—gatefield—stop）IGBT．它具有平顺、无拖尾电流的关机特性．饱和电压更是低达1．8V，最大工作结温高达175℃．这些优点将有助于开发人员提高系统能效和开关频率．行简化散热设计和电磁干扰（EMI）设计。

双凸极永磁电机中五种PWM控制方式下的电流拖尾现象

基于12/8极转子斜槽式双凸极永磁电机,简要介绍了其基本工作原理,然后分别在五种基本的PWM控制方式下,对一周期每工作区间内关断相绕组的工作情况进行了研究。研究表明,除PWM双斩控制方式外,其余四种PWM单斩控制方式下,均会在关断相绕组中出现一类特殊的电流拖尾现象。本文对电流拖尾产生机理进行了详细推导和阐述,给出了不同PWM控制方式下绕组电流的典型波形及分析,探讨了电流拖尾对电机运行的影响。基于四种PWM单斩方式下电流拖尾产生机理的相似性,文末以单斩桥臂上管的H_pwm-L_on型控制方式为例,给出相关实验结果,验证了理论分析及结论的正确性。

无刷直流电动机非导通相电流拖尾的研究

分析了无刷直流电机的工作原理、三相绕组电压模型和电流模型,以及驱动器采用三相桥式逆变电路和单斩上管PWM控制方案。详细研究了该控制方案下非导通相电流拖尾的产生机理和反电势对电流拖尾的影响,得出了拖尾电流的数学表达式。指出了拖尾电流对电动机性能的影响,在增大电机输出功率同时也加剧了电磁转矩的脉动。仿真和实验结果证明了分析的正确性。

电流互感器拖尾对断路器失灵保护影响的仿真研究

电流互感器(CT)拖尾是一种常见的电气现象,目前很少有资料对其进行专门研究。本文详细分析了拖尾电流的成因、特征及其对断路器失灵保护的不良影响。为消除这种影响,本文提出了三种不同的解决方案,并通过实时数字仿真(RTDS)和断路器失灵保护装置进行仿真验证,分析了每一种解决方案的优缺点,给相关从业人员提供了一定的参考。

直流熔断器小电流拖尾问题优化分析设计

直流熔断器广泛应用于电力系统保护中,但对于系统中出现的低过载电流故障,直流熔断器易出现电流拖尾时间过长、导致熔断器过热喷弧甚至爆炸等问题。针对这一问题,建立了电弧数学模型,对熔断器燃弧过程以及在低过载情况下分断困难进行了机理性分析,并研究了不同的狭颈宽带比例对于分断结果的影响。考虑了熔断器的过零时间受限于熔断器瓷壳的体积结构,确定了最优的1∶3.25的狭宽比。最后以某型额定直流熔断器800 V/300 A为研究对象进行试验验证。试验结果表明,狭宽比在1∶3.25时取得了较好的分断效果。所提结论对于直流熔断器的优化设计以及电力设备的保护具有重要意义。

一种注入增强型快速SOI-LIGBT新结构研究

薄顶层硅SOI(Silicon on Insulator)横向绝缘栅双极型晶体管(Lateral Insulated-Gate Bipolar Transistor, LIGBT)的正向饱和电压较高,引入旨在减小关断态拖尾电流的集电极短路结构后,正向饱和电压进一步增大。提出了一种注入增强型(Injection Enhancement, IE)快速LIGBT新结构器件(F-IE-LIGBT),并对其工作机理进行了理论分析和模拟仿真验证。该新结构F-IE-LIGBT器件整体构建在薄顶层硅SOI衬底材料上,其集电极采用注入增强结构和电势控制结构设计。器件及电路联合模拟仿真说明:新结构F-IE-LIGBT器件在获得较小正向饱和电压的同时,减小了关断拖尾电流,实现了快速关断特性。新结构F-IE-LIGBT器件非常适用于SOI基高压功率集成电路。

高效率单相全桥零电流开关谐振极逆变器

为改善单相全桥逆变器的效率,提出了一种新型高效率单相全桥零电流开关谐振极逆变器拓扑结构.在桥臂上的辅助谐振电路参与换流的过程中,逆变器的开关器件可实现零电流软关断.当开关器件为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)时,IGBT实现零电流软关断可使其拖尾电流导致的关断损耗等于零,有利于改善以IGBT作为开关器件的单相全桥逆变器的效率.分析了电路工作流程.实验结果显示出开关器件完成了零电流软切换动作.因此,对于研发以IGBT作为开关器件的高效率单相全桥逆变器,该拓扑结构具有一定的参考价值.

节能型单相全桥零电流开关谐振极逆变器

为改善以绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)作为开关器件的单相全桥逆变器的效率,提出了一种节能型单相全桥零电流开关谐振极逆变器,在每个桥臂上分别并联1组辅助电路.在工作过程中,主开关和辅助开关都能完成零电流软切换,可消除IGBT拖尾电流造成的关断损耗.分析了电路工作过程,在2kW样机上的实验结果表明开关器件实现了零电流软切换.因此,该拓扑结构可实现以IGBT作为开关器件的单相全桥逆变器的节能运行.

节能型三相桥式零电流开关整流器

为使三相桥式整流器实现节能运行,提出了一种节能型三相桥式零电流开关整流器拓扑结构,在各相桥臂上的辅助谐振电路处于工作状态时,整流器的开关器件能完成零电流软关断.三相桥式整流器通常以绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)作为开关器件,实现零电流软关断能消除IGBT拖尾电流产生的关断损耗.分析了电路工作过程,在三相3kW样机上的实验结果表明开关器件实现了零电流软切换.因此,该拓扑结构可实现以IGBT作为开关器件的三相桥式整流器的节能运行.

关断电流对高压IGBT等离子体抽取渡越时间振荡的影响

等离子体抽取渡越时间(plasma extraction transit time,PETT)振荡是一类发生在高压双极型器件中的自激振荡现象,在功率半导体器件的状态监测中具有重要的应用潜力。为了寻找与关断电流明显耦合的振荡特征参数并分析其物理机制,搭建了高压压接型IGBT芯片的PETT振荡特性实验平台,开展了两枚IGBT芯片的PETT振荡特性实验;定义了一系列典型的振荡特征参数,分析了关断电流对振荡特征参数的影响;提出了一种新的PETT振荡的等效电路与一种直观的图解分析方法。结果表明:振荡起始时间、振荡峰值时间和振荡终止时间与关断电流之间存在明显的单调耦合关系,且基本保持0.1μs/A的增长速率。图解分析方法可以有效解释实验规律,并推导出振荡起止时间与关断电流的对数之间呈一次函数关系,该推论得到实验结果的证实。

一种新型零电流PWM Buck开关电路的设计

提出一种新型零电流开关PWM Buck电路,对其拓扑结构和工作原理进行了详细分析,仿真结果证明该电路中所有的开关管和二极管均能在软开关条件下完成导通和关断,且具有很小的电流应力,能有效解决IGBT关断时存在的"拖尾电流"问题。

优化SiC MOSFET的栅极驱动

在高压开关电源应用中,相较传统的硅MOSFET和IGBT,碳化硅(以下简称“SiC”)MOSFET有明显的优势。使用硅MOSFET可以实现高频(数百千赫兹)开关,但它们不能用于非常高的电压(>1000V)。而IGBT虽然可以在高压下使用,但其“拖尾电流”和缓慢的关断使其仅限于低频开关应用。SiCMOSFET则两全其美,可实现在高压下的高频开关。然而,SiCMOSFET的独特器件特性意味着它们对栅极驱动电路有特殊的要求。

场终止型IGBT基区掺杂浓度计算的新方法

基于场终止型IGBT的结构特点与工作机理,提出了一种通过提取IGBT拖尾电流计算基区掺杂浓度新方法,该方法针对已有商用器件只需测试端口电气参数而无需破坏性实验,具有易操作、准确性高的特点。最后分析了一般硬开关和附加吸收电路对IGBT关断拖尾电流测试的影响,提出一种新的测试电路并进行了拖尾电流提取实验,同时也验证了该方法的准确性。

基于站域信息缩短3/2接线失灵(死区)故障切除时间的策略

随着特高压直流工程快速发展,受端交流系统故障切除时间过长会导致多回特高压直流同时连续换相失败,产生的大幅功率冲击存在导致送受端系统稳定破坏的风险。目前按照传统设防标准,开关失灵和死区(以下简称"失灵(死区)")故障切除时间可能超过400ms,已不适应当前电网安全稳定运行要求。在简述目前应用于电网中失灵保护动作逻辑及其不足的基础上,提出了适用于3/2接线的站域失灵(死区)保护工程应用技术方案,并介绍了基于站域信息缩短失灵(死区)故障切除时间的策略。利用保护动作信息,实现跳闸组的快速定位;利用跳闸组内各开关的电流特征比较、无流定值自适应调整等手段,减小电流互感器拖尾电流对保护判据的影响;通过专用光纤通信、分相直接跳闸等方法,缩短通信延时、减少跳闸重动环节。利用实时数字仿真器试验对保护策略进行了验证,同时分析了该方案存在的风险点。