串联真空灭弧室工频预击穿电流的自均压作用

为给多断口真空断路器的开发提供理论和试验依据,进行了小开距下单断口和三断口真空灭弧室的工频电压击穿试验。工频电压击穿试验结果表明,三断口真空灭弧室的各断口电压分布在总电压的上升过程中得到了一定的改善,设计了双断口真空灭弧室的工频电压分布试验验证了该结论。真空灭弧室在工频电压作用下会同时流过容性电流和预击穿电流,故引入了预击穿电流对上述试验现象进行分析,提出了串联真空灭弧室的工频预击穿电流具有自均压作用。仿真得到的场致发射电流和试验得到的预击穿电流波形基本一致,表明真空短间隙的击穿主要是由场致发射引起的。而真正决定断路器开断成败的是暂态恢复电压,指出了多断口真空断路器不能仅依靠这种自均压作用,还需配置合理的均压措施。

并联全桥子模块MMC的自均压运行特性研究

模块化多电平换流器高压直流输电（modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC）面临半桥子模块拓扑不能清除直流故障电流和子模块电容电压排序计算量过大、对传感器实时性要求高等问题。有文献针对低压领域MMC应用中存在的负荷电流过大、电容电压监测困难等问题,提出并联全桥子模块（paralleled full bridge sub-module,P-FBSM）拓扑,对MMC-HVDC具有借鉴意义。该文从P-FBSM结构出发,分析其开关状态集,进而推导以开关函数表示的并联全桥MMC桥臂模型;基于最近电平逼近调制,设计P-FBSM动态分配均压控制策略,实现无需子模块电容电压的自均压控制,有效减小控制器计算量、降低传感器实时性要求。最后,在PSCAD/EMTDC中的电磁暂态仿真结果表明,采用所提均压控制策略可同时实现子模块电容电压的自均衡和直流故障电流快速清除。

单相电流型多电平变流器自均流特性

单相电流型多电平变流器拓扑一般都利用分流电感产生各级中间电平电流,为使各级中间电平电流保持平衡,必须研究电流型多电平变流器的均流特性。根据分流电感的连接方式,以一类最简单的单相电流型多电平变流器拓扑为例,通过建立其分流电感电压平均值的数学表达式,从理论上对该类变流器的自均流特性进行了详细分析,仿真实验获得了与理论分析相一致的结论。为改善不同负载特性下输出电流的谐波特性,提出了一种基于直流侧电流反馈、自动选择冗余开关组合的均流控制方法,实验结果验证了控制方法的正确性与有效性。

串联专用自均压真空灭弧室探讨

紧凑型均压配置是罐式多断口真空断路器的迫切需求,为解决罐式结构绝缘空间小和电压分布不均等问题,基于均压屏蔽罩、环形陶瓷电容和固封集成等技术,提出串联专用自均压真空灭弧室结构,环形陶瓷电容器并联于真空灭弧室主屏蔽罩中封环处,实现主屏蔽罩悬浮电位均压,同时可用于断口间均压控制。通过电场分析与优化得到一体化新结构的绝缘配置,建立新结构动态电荷补偿后的自均压等值电路,分析了主屏蔽罩吸附电荷和触头间隙弧后电荷之间的动态电荷补偿对动态自均压的作用基本原理。研究表明:串联专用自均压真空灭弧室可实现串联断口、主屏蔽罩静动态均压,进而提高内外部绝缘强度,初步说明串联专用自均压真空灭弧室的可行性,为超高压紧凑型罐式多断口真空断路器串联用真空灭弧室设计提供新的结构和思路。

一种新型自均压二极管钳位级联有源滤波器

提出一种新型二极管钳位级联多电平拓扑,在半桥单元拓扑上增加钳位二极管,为直流电容提供单向钳位通路。在该拓扑中,只需对阀体两端单元的直流电压进行控制就可实现均压控制,且每相阀体只需2个直流电压传感器,结构简单。将拓扑拓展到三相结构,提出了二极管钳位多电平有源滤波器(APF)拓扑及其控制方法。搭建了7电平二极管钳位多电平APF仿真模型和实验样机。实验结果表明,该拓扑自均压控制和谐波补偿效果良好,控制算法简易、可行。

活性自均向稠化酸解堵技术在克拉玛依油田的应用

报道了将活性自均向稠化酸用于高温高压裂缝 孔隙型油藏油井酸化解堵的技术。概括介绍了活性自均向稠化酸的作用原理、基本组成、性能和解堵工艺 。

一种自均力冗余驱动接口模块

提出一种自均力冗余驱动接口模块 ,解决重载驱动中单驱动源所需功率过大、机械传动系统寿命过低的问题。该冗余驱动接口模块刚度好 ,且其中各驱动单元间的力均衡误差小 ,可避免使用成本高、算法复杂的力反馈控制技术。此外 ,驱动接口模块中均力杆受力小 ,因而均力机构轻巧。

具备直流故障清除和自均压能力的MMC移位全桥子模块拓扑

模块化多电平换流器(MMC)可通过改进子模块拓扑实现对直流故障电流的清除,但大多数子模块不具备电容电压自均衡能力。在全桥子模块的基础上,推导了一种兼具故障电流自清除能力和模块电容电压自均衡能力的新型子模块:移位全桥子模块(OCFBSM)。该子模块由2个全桥子模块通过移位组合构成,正常工作时根据2个电容的连接关系运行在旁路、串联和并联3种状态,可不依赖于外加均压控制自动实现模块内电容电压均衡。发生直流短路故障时,OCFBSM通过将2个电容反向接入故障回路可自动清除直流故障电流。基于MATLAB/Simulink的仿真结果验证了OCFBSM在直流故障电流清除和自均压方面的有效性,且故障闭锁后各子模块电容电压均衡,有利于MMC重启。

新型电容自均压多电平高频逆变器

高频交流配电系统的发展,对作为其电源侧的逆变器提出了新的要求,传统的逆变器因其结构复杂、开关频率高等缺点而不再适用。基于此,提出一种新型电容自均压多电平高频逆变器,通过电容与电源的串并联转换,实现九电平输出,并且电容具有自均压的优点;通过简化的结构和较低的开关频率实现较高的传输效率;采用特定谐波消除法进一步减小输出的谐波畸变。介绍逆变器的工作原理及相关参数的计算方法,并在此基础上进行仿真和实验,结果证明了理论分析的正确性,进而说明该逆变器适合作为电源侧,应用于高频领域。

三相电流型多电平变流器的自均流特性

为研究三相电流型多电平变流器的自均流特性,以一种简化的三相电流型5电平变流器拓扑为例,通过建立分流电感平均电压的数学表达式,详细讨论了该类变流器的自均流特性。为进一步改善不同负载特性下输出电流的谐波特性,采用载波相移SPWM技术作为调制策略,提出了一种基于直流侧电流反馈、自动选择冗余开关组合的均流控制方法,并对均流控制方法的有效性进行了仿真和实验验证。结果表明:所采用的均流方法可实现中间电平电流的完全可控,改善了5电平电流波形的谐波特性,同时也提高了变流器的电流响应速度。

串联用一体化自均压真空灭弧室绝缘配置与优化

随着智能变电站模块化建设推进,罐式多断口真空断路器成为发展趋势。为解决罐式多断口真空断路器结构紧凑、内部均压配置空间不足的问题,提出了基于环形陶瓷电容器和外部均压屏蔽罩固封集成的40.5k V一体化自均压真空灭弧室新结构,对其结构组成和工作原理进行了分析。采用COMSOL软件建立了一体化自均压真空灭弧室的三维电场模型,计算得到真空灭弧室内部、外部、沿面电场分布情况,对比分析得到一体化新结构与商用真空灭弧室的区别,对外部均压屏蔽罩结构尺寸、环氧固封厚度、陶瓷电容器参数、外部均压屏蔽罩与陶瓷电容器连接方式等部件进行了优化,确定串联用一体化自均压真空灭弧室结构配置方案,并进行了罐式串联方式的均压效果验证。研究表明:一体化自均压真空灭弧室可改善电场分布,提高外部绝缘强度,构建的灭弧室均压电容范围为800~1200 pF,可满足主屏蔽罩和断口间均压需求,为一体化自均压真空灭弧室工程应用提供设计依据。

单电源自均压九电平逆变器及其调制策略

在分布式可再生能源发电系统中,传统多电平逆变器存在电路结构复杂、功率器件多、控制复杂等缺点。针对上述问题,提出一种基于开关电容结构的单电源均压九电平逆变器,该逆变器由开关电容网络、辅助双向开关以及全桥单元组成。基于开关电容结构的串并联转换工作,所提逆变器能够以较少的功率器件产生更多的输出电平,拓扑结构简单、输出谐波含量低。逆变器电容自均压的优点简化了控制算法,并且单电源输入的特点拓宽了其应用范围。采用特定谐波消除法对逆变器进行调制,进一步减小了输出电压谐波含量,降低了器件的开关频率。最后,通过实验对所提逆变器的稳态及动态工作性能进行验证分析,证明该逆变器及其调制策略的正确性与可行性。

一种无主从自均流逆变器并联装置的设计

设计了一种无主从自均流逆变器并联运行装置,在逆变器并联模型分析基础上得出了并联系统环流的产生与各逆变器输出有功功率、无功功率与逆变电压相位、幅值间的关系,并结合快速有功、无功功率计算方法和CAN总线通讯应用实现了3台逆变器间无主从并联的稳定运行及带电热插拔过程自动均流的稳定运行。同时给出了系统控制策略和器件选型参数,以达到系统稳态和暂态运行的控制目标。最后,通过实验验证了装置及其控制策略的可行性。

《老子》之“自均”释疑

《老子》第32章之“民莫之令而自均”之“自均”一词,历代注家多讲着“自然平均”,检阅载籍,“均”通“钧”,即陶钧,它以其自身自然而然的圆运不已之态势和制器生物之功而被喻之以“天”,而老子之“天”所强调的也正是运化造物之自然而然这一层意思。故“均”即“钧”,也即“天”,此“天”即自然,也即《老子》中所谓的“自宾”、“自化”、“自然”。

一种自均流多模组大功率电源并联技术

针对大功率直流电源模块并联运行时的均流问题,阐述了一种应用于大功率直流电源模块并联系统的数字化控制均流技术,给出了并联系统的结构.通过分析并联系统的环流、功率调节特性等,提出了一种每一个子模块都独立采用双闭环反馈控制的技术.通过仿真与实验,该自均流并联系统可构成恒压电源及恒流电源,输出电压、电流误差分别小于0.83%和0.53%,模块之间电流不均衡度小于3.78%,稳定性好、瞬态响应快.

自阻自均压模块化多电平换流器子模块拓扑及控制

基于模块化多电平换流器的高压直流输电需应对直流线路可能短路故障和子模块数量过多带来的电容电压均衡问题。为保证模块之间独立工作为约束条件,该文首先分析全桥拓扑故障抑制机理。然后基于故障钳位电路和开关电容多电平思想,设计一种具有直流故障电流阻断和内部电容电压均衡能力的自阻自均压型子模块拓扑,不仅能满足直流故障电流阻断要求,还将参与排序均衡的电容数量减少一倍。同时研究自阻、自均压拓扑两种不同闭锁模式下直流故障抑制特性、电平输出优先的自均压控制策略以及非闭锁直流故障抑制策略。最后通过PSCADEMTDC仿真模型验证该文所提自阻自均压拓扑直流故障抑制及控制策略的有效性。

具备自均压能力的模块化多电平换流器拓扑

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)中的子模块电容相互独立,电容电压的均衡完全依赖于均压控制,而均压控制的复杂程度又直接取决于MMC子模块数目,随着子模块数目的增加,均压控制对计算量和数据采集速度、精度的要求日趋严苛,由此带来了一系列子模块电容均压问题。为解决该问题,该文提出一种具备自均压能力的MMC拓扑,在保留MMC模块化特性的同时,在任意相邻子模块电容间增加了辅助均压回路,使得MMC在子模块投切过程中自发地实现电容电压的均衡。该文介绍所提出新型MMC拓扑的均压原理、调制策略、参数和阻尼电阻设计方法,并提出电容电压波动程度指标和集中程度指标,用于评估新型拓扑与传统半桥MMC拓扑的均压效果,通过PSCAD/EMTDC下的仿真结果验证所提出新型自均压拓扑和调制策略的有效性。

基于耦合电感的自均流LLC谐振变换器的设计

针对LLC谐振变换器并联均流难的问题,文章提出了一种采用耦合电感作为不同LLC谐振腔的谐振电感的方法来实现并联LLC谐振腔支路电流的自动均流。该拓扑具有结构简单、控制方便、效率高以及成本低等优点,非常适用于LLC并联的大功率输出场合。介绍了该拓扑的基本工作原理,并详细解释均流的实现过程。先通过SABER仿真验证了谐振电感差异给并联支路不均流度带来的影响,后搭建一台输入750~800V、输出200-400V/20A的实验样机,给出了实际样机的实验波形。通过实际样机的实验结果证明了设计方法的正确性。

自均压连杆蝶阀优化设计

分析自均压连杆蝶阀运行卡顿以及密封不严的原因,并提出改进方法。以现有阀门作为研究对象,通过有限元分析的方法计算阀板的变形大小,模拟阀板变形情况。结合现有阀门实际试验数据,证实轴套间隙影响阀板运行和密封,阀板刚度影响阀门密封。适当增加导向轴与轴套的间隙,提高阀板刚度,控制阀板变形,可有效提高阀门运行和密封性能。

多芯片并联IGBT内部动态电流主动均匀分布机理

多芯片并联的IGBT器件由于芯片本身参数和封装寄生参数的差异,各芯片电流分布并不完全一致。采用理论推导和仿真分析的方法论证了电流主动均匀分布机制。首先建立了包括内部寄生参数的多芯片并联IGBT器件模型,利用准静态方法推导出开关过程中芯片集电极电流与器件驱动电压的关系;其次指出并联IGBT内部存在发射极寄生电感自均流及输入电容自均压两种负反馈机制,利用瞬时极性法分析了两种负反馈机制的作用原理;最后借助仿真软件搭建电感负载的开关电路,验证了在并联芯片支路参数差异条件下,两种负反馈机制对集电极电流不均匀分布的抑制作用。研究结果可为器件封装设计及可靠性分析提供参考。