基于高频电磁仿真的零区电流传感器设计

罗氏线圈在进行断路器零区电流测量时,由于线圈结构参数的相互制约,在提高灵敏度的同时会造成测量带宽的下降,因此同时满足高灵敏度和宽频带的要求存在较大困难。为此文中提出基于高频电磁仿真的零区电流传感器设计方法。基于解析方法分析,确定了满足传感器灵敏度要求的系列结构参量,基于Ansys-Q3D Extractor仿真,确定各组结构参量的高频电磁参数,并通过Ansys-Circuit电路仿真所确定对应的频率特性,从而实现了对频率特性优化设计,频率特性测试结果验证了上述幅频和相频特性仿真结果的正确性。最终,在零区电流测量实验中,文中传感器与KEMA-CZM型零区系统的测量结果相一致。

高压SF_(6)断路器电流零区测量研究综述

电流零区测量对标定评价断路器开断性能、改进断路器结构设计至关重要,设计一套高精度、便携、可靠、安全的零区测量系统一直是行业的追求,国内外研究者在测量方法和测量装置研制方面做了很多创新性工作。从高压断路器灭弧原理出发,梳理提出了零区测量的难点和关键点,综述了国内外研究者提出的测量方案及效果。综合考虑多维度产业需求,研制了一套便携性和动态特性好的零区测量系统,并在实际断路器产品试验中进行了验证。结果表明:该系统抗干扰性和重复性好,能够满足产品研发需求。结合零区测量系统研究及使用经验,提出了零区测量系统的未来展望,为后续交直流开关的研发提供参考。

开关电弧电流零区非平衡态等离子体仿真研究现状

针对电弧电流零区的仿真研究对于指导断路器研发设计、提高其开断能力进而深入认识零区电弧等离子体的发展过程具有重要意义。由于零区电弧等离子体的发展过程涉及气流、热、电磁场的共同作用,对该复杂过程的描述仍是研究工作的难点。由于电弧电流零区电弧动态行为的特殊性,研究早期提出的局部热力学平衡假设在这一阶段并不适用,预测的电弧行为与实际情况会产生一定偏差。近年来,基于热力学非平衡及化学非平衡假设的理论研究,展现出与实验较好的吻合性,成为现今电弧电流零区仿真计算的热点。本文分别介绍基于热力学非平衡和化学非平衡假设对电弧电流零区电弧等离子体仿真建模的发展情况,以及相关实验进展,并对未来电弧电流零区电弧等离子体仿真研究做了展望。

高压断路器SF_6电弧电流零区动态特征和衰减行为的研究综述

高压SF6断路器开断故障电流的成功与否与电弧在电流零区的动态特征和衰减行为紧密相关,涉及到一个介质状态从导电到绝缘转变的过程,包含大量的基础科学问题。电弧现象是一个多物理场相互耦合变化的复杂过程,其研究涉及的学科领域广,交叉性强。由于实验和理论研究中存在的困难,目前对SF6电弧电流零区动态衰减特性的了解尚不完善清晰;相关研究属于电器研究领域的难点之一,是定量预测断路器开断性能的技术瓶颈。以高压断路器SF6电弧为对象,从理论研究、实验测试层面以及宏观、微观角度,综述了国内外高压断路器SF6电弧等离子体特性,特别是非平衡态下电弧电流零区动态特征和衰减行为的研究进展,并对未来的研究工作进行了展望。

低压交流电弧电流零区电压波形特征分析与应用

交流电弧的电压和电流波形包含丰富的电弧特征信息。电弧是否熄灭取决于电流过零后的极短时间内介质恢复强度与电压恢复强度的竞争,电流零区的电压波形可能含有反映燃弧趋势特征的有用信息。该文对交流电弧电流零区的电压波形进行分析,利用小波能量谱变换研究不同条件下电压波形的特征及其与电弧燃弧趋势的联系。研究结果表明,电流零区电弧电压的高尺度小波能量谱特征值与电弧燃弧趋势存在相关性。以第四尺度小波能量谱特征值作为反馈控制判据,提出智能交流接触器自适应分断控制策略,并设计控制样机进行实验验证,为交流电弧特征分析和低压开关智能控制研究提供了一种新的思路。

高压断路器零区测量系统的开发与应用

电流零区测量(CZM)系统可以用于评估断路器的开断能力,是电弧机理研究和产品开发、优化的有用工具。首先介绍了零区测量系统的原理以及据此开发的零区测量系统,该系统主要由高采样频率光纤隔离数采仪、分压器、Rogowski线圈和采集控制及数据处理程序组成。定制的分压器和Rogowski线圈经过校验后,可分别用于测量电弧电压和电流。随后将该系统应用于电压等级为252 k V、额定短路电流为50 k A/60 Hz的SF_6断路器的L90试验中,以获取不同燃弧时间的的零区特性数据。测试结果表明:过零前200 ns时刻的电导、过零前电弧电压下降率可以较好地表征SF_6断路器的热开断能力;对于被试断路器而言,过零前200 ns时刻的电导、过零前电弧电压下降率的开断临界值分别为Glim≈1.4 m S,Plim≈2 850 V/μs。该测量系统可对断路器开断能力进行定量测量和评定,将有助于提升高压断路器研发水平。

零区气流场对湍流模型参数C_(1e)敏感度的仿真分析

湍流模型参数的合理设置是气流场仿真中的要素之一。对于电流零区湍流模型的选择及湍流参数的设置,研究者持有不同的观点。文中针对零区气流场对标准k-epsilon湍流模型参数敏感度大小的问题,基于磁流体动力学原理,以252 k V压气式结构燃弧阶段的动态仿真为基础,计算了电流过零阶段湍流模型参数C1e对气流场的影响偏差百分比。通过特定监测点处气压与温度的对比,分析讨论了引起敏感度数值差异较大的原因。研究表明,湍流模型参数C1e的改变对喷口区域内气体压力的影响较小,对于气体温度的影响相对较大。零区气流场对C1e的敏感度会受到气流场分布的制约,在激波存在的条件下,激波作用会增加湍流对气流场的影响程度,但在工程应用上,参数C1e变化所引起的气流场计算偏差是可以接受的。气流场对C1e敏感度的分析,对于湍流模型参数的设置具有一定的参考价值。

纵磁真空灭弧室的弧后电流

测试和研究了纵磁灭弧室中真空电弧弧后电流的变化与开断电流和电极开距之间的规律,得出了使弧后电流快速上升的转折电流,它表征了燃弧期间开始出现阳极斑点.

电压型逆变器分段死区补偿调制策略

针对电压源型逆变器中死区效应引起的电流谐波畸变问题,提出了一种分段混合式PWM死区抑制策略。一方面在电机定子电流的非过零区域根据电流方向仅动作一个桥臂,实现了死区消除,并针对由器件导通压降与开关延时产生的电压误差进行了修正;另一方面在过零区域采用脉冲等效时间补偿法抑制零电流钳位效应产生的非线性误差。此外在整个区域补偿开关管的开通关断延时及器件的导通压降造成的非线性误差。为了最大限度增加死区消除时间的占比,设计了上述两种调制策略之间的最优切换方法。仿真和实验结果表明,死区分段消除与补偿混合调制策略能够显著减小定子电流的谐波畸变率,并有效抑制死区效应对系统的影响,证明了该方法的有效性和实用性。

低压交流电线故障电弧模型研究

研究低压交流电线故障电弧模型,对检测低压交流电线故障电弧很必要。文中对Schavemaker模型进行理论分析并进行简化。利用MATLAB软件构建电弧模型,对简化的Schavemaker模型和Mayr模型进行仿真比较,分析简化的Schavemaker模型仿真得出的电弧电流具有更明显的电弧电流零休区,较高di/dt和奇次谐波幅值。最后进行串行和并行电弧实验,实测波形和仿真波形进行比较,验证了仿真结论。结果证明简化的Schavemaker模型适用于低压交流电线故障电弧模型研究。