模块化高压大容量DC/DC变换器综述

随着新能源发电占比增加和电网规模的不断扩大,直流输电系统的容量不断提升,含有不同电压等级的直流电网是未来发展的必然趋势。在此背景下,DC/DC变换器作为直流电网关键设备,在多电压等级互联场景中发挥着重要作用。文中首先对已有的模块化高压大容量DC/DC变换器进行归纳、分类和比较,然后阐述了目前模块化高压大容量DC/DC变换器的拓扑结构、工作原理与特点,并针对其特点提出了不同变换器的适用场景,最后对未来的研究方向提出了建议。

高压大容量储能功率转换系统的拓扑结构比较

高压大容量储能功率转换系统的主电路是储能电池进行充放电控制的基础,选择合理的功率转换系统主电路拓扑结构直接关系到高压大容量储能系统实际应用的可行性。分析变压器升压型变流器并联结构、H桥链式多电平变流器、全(半)桥模块化多电平变流器的单级式与双级式主电路拓扑结构,对比上述拓扑结构的材料成本、工作可靠性、材料功率损耗和输出电能质量。基于数学模型与仿真分析综合比较单位容量投资成本、工作可靠性、系统损耗和输出电能质量,结果显示H桥链式多电平变流器和半桥模块化多电平变流器更适合构建10 kV兆瓦级高压大容量储能功率转换系统。

高压大容量直流变压器拓扑研究综述及展望

发展以直流汇集、直流输配电等为基础的直流电网技术,是未来支撑大规模新能源汇集送出和适应多元负荷接入的关键技术。高压大容量直流变压器作为直流电网中最核心的装备之一,起到直流电压变换和直流潮流控制的重要作用。针对现有的高压大容量直流变压器研究现状和发展情况,该文首先介绍了3个主要的应用场景,并以此为基础分析了高压大容量直流变压器的技术需求;然后系统的归纳了现有高压大容量直流变压器拓扑的国内外研究现状,并总结了高压大容量构造规律和拓扑间的共性规律与连接关系。最后展望了未来亟待研究的问题和可能的发展方向。所述内容可为高压大容量直流变压器的进一步发展和工程应用提供一定的技术参考。

基于瞬时电流的大容量高压变频电动机差动保护技术

在现代工业体系中,电动机是驱动生产的支柱,尤其在自动化升级和电能消耗增长的背景下,确保大功率、高电压变频电动机既稳定又安全地运行变得极为重要。这些电动机在多元化的电力系统和电流瞬变场景下面临的挑战,凸显了传统差动保护手段的不足。本文聚焦于利用瞬时电流技术来增强对大型高压变频电机的差动保护,特别是在诸如无人机搭载的电动水翼推進系统等尖端科技装备上的应用潜力。通过对既有保护技术瓶颈与人工智能技术潜能的深入剖析,旨在推介一个更为敏捷且高效的保护策略,以适应工业现场复杂条件下的电机保护需求,这一策略的推进不仅引领电动机保护技术的革新方向,还为提升工业设施安全运行水平奠定了坚实的基础。

基于磁通补偿的高压大容量可控电抗器

研究了一种新型的基于磁通补偿的高压大容量可控电抗器(CRMFC)。对于带气隙的变压器,控制它的二次侧电流,使其与一次侧电流反相(或同相),那么,可以在变压器的一次侧端口得到随着一、二次侧电流大小比例变化的电抗值。为了提高电抗器的电压等级和容量,将变压器设计成多绕组的结构形式。文中从理论上证明了多绕组共同工作与双绕组的等效性,讨论了该可控电抗器合适的工作区间,并提出了适合此类可控电抗器的控制方法。在此基础上,研制成功了6kV、800kVar的实验样机,并进行了大量的实验。实验结果证明,该电抗器具有低谐波、快响应、大范围连续可调和低损耗等优点。

高压大容量静止同步补偿器的优化节能运行

为了实现高压大容量静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的节能运行,以南方电网35kV/±200MVA链式STATCOM为研究背景,从STATCOM的器件选择、控制方式、控制策略等多方面进行了讨论。对比了IGBT、IGCT和IEGT等功率开关器件的开通损耗、关断损耗和驱动功率,提出从节能角度采用IEGT更适合目标系统。分析了硬开关PWM逆变器的缺点,提出在链式STATCOM的PWM控制方式逆变器中采取辅助谐振软开关拓扑结构,可减少损耗,应对逆变器载波频率、无功波形质量和装置损耗之间的矛盾。考虑到目标STATCOM的并联连接方式,基于对现场运行数据的分析,建立了多台STATCOM并联运行的节能优化数学模型,可用于制订节能运行策略。基于对广东电网暂态无功需求的分析,提出STATCOM与传统的电容/电抗器无功补偿设备配合控制策略:STATCOM优先动作,需要补偿的稳定容量达到设定限值后,转投/切电容器或电抗器。仿真结果与现场测试数据表明,采用以上节能方式,可降低约30%的STATCOM损耗。

基于基波磁通补偿的高压大容量串联型有源滤波器工程应用

提出了将基于基波磁通补偿(FMFC)原理的串联混合型有源电力滤波器(SHAPF)应用于中高压系统。介绍了有源电力滤波器的滤波原理、串联变压器的设计,以及逆变器的设计和控制。样机实验结果表明:该有源滤波装置的滤波效果良好、可靠性高,同时该SHAPF的谐波压降对负载供电的影响很小;只投入有源滤波器,而没有投入无源滤波器时,仍然有较好的滤波效果。该技术可应用于电压更高、容量更大的电力系统。

世界远距离大容量高压直流输电工程可靠性调查综述

总结了 1989～ 1998年世界主要远距离大容量高压直流系统可靠性的数据 。

永磁饱和型故障限流器的高压大容量化分析

为提高永磁体的偏置能力以利永磁饱和型故障限流器朝高压大容量发展,从温度和外磁场两方面分析了钕铁硼永磁体的稳定性问题,论证了其应用到该限流器的可行性;提出"饱和深度比"的定义,指出改善永磁体的偏置能力与提高铁心的饱和深度比等价;基于一种结构参数可调的永磁饱和型故障限流器拓扑,分析了限流器结构参数与铁心饱和深度比的数量关系,并通过有限元法仿真以及实验加以验证;最后给出了10kV等级永磁饱和型故障限流器的一个设计实例。仿真与实验结果均表明,增加永磁体的厚度与截面积可获得较优的偏置能力,实现永磁饱和型故障限流器的高压大容量化在技术上是可行的。

基于ETAP的高压大容量同步电动机启动仿真研究

以陕西省抽黄工程—东雷泵站10.5 k V/8 000 k W同步电动机为案例,按照同步电动机启动要求,计算分析了全压启动时泵站供电系统的各级母线压降。采用电力系统仿真软件ETAP对电动机全压启动过程进行动态仿真,分析了母线压降对运行机组稳定性的影响以及为改善启动造成的冲击压降可采取的措施,对实际工程具有一定的借鉴指导意义。

一种新型超特大容量高压电动机软起动方法

超特大容量高压电动机直接起动产生的大电流对电网以及电机本身都会造成巨大的冲击。得出了不同容量、不同电压等级的电机在直接起动过程中功率因数以及电磁转矩的变化规律。针对自耦降压起动存在二次冲击、串磁控电抗器起动成本过大等问题,提出了一种新型超特大容量高压电动机自耦磁控软起动的方法,分析了其基本工作原理。推算出软起动成本计算公式,并代入具体算例分析比较,得出了选择具有合适抽头比的自耦变压器,可以使得该软起动的成本大大降低的结论。最后仿真和实验的结果表明,在降低成本的前提下,该起动方法能够有效减小起动电流,消除二次冲击,响应速度快。

高压大容量动态无功补偿装置STATCOM起动方式的研究

本文介绍了静止同步补偿器(STATCOM)的主要组成,通过对STATCOM原理的分析阐述了STATCOM在起动阶段需要注意的问题。为了高压大容量STATCOM能够安全可靠的起动运行,详细分析了几种不同的起动方式。通过比较分析,提出了一套适合电网应用的STATCOM起动方案。此方案便于现场实施同时减小了STATCOM起动期间对电网的风险。

500kV超高压大容量交联电缆系统产品需求趋势与技术性能要求概述

本文论述了500kV超高压大容量交联电缆产品的需求趋势,论述了交联电缆产品绝缘主要性能参数的意义和最新IEC标准对有关项目指标修改的评价,以及对交联电缆产品性能检测重要性的一些观点。

无刷双馈电机在中高压大容量变频调速系统方案设计中的应用

介绍无刷双馈电机的结构,运行原理和设计原则,分析其技术、经济效益,指出无刷双馈电机在高压大容量变频调速系统中的优越性。

基于IGCT的高压大容量三电平变频调速系统的研制应用

本文介绍了"基于IGCT的高压大容量三电平变频调速系统"的立项背景、研制历程和取得的技术成果,并阐述了该系统含有的一些主要的关键技术和应用情况。

高压高容量交流有源电力滤波器的相关研究

在对当前大功率有源电力滤波器进行研究的前提条件下,分析大功率有源电力滤波器完成的手段。文章将给出以不带变压器的四重化变流器作为主要的电路,以便完成高压高容量有源电力滤波器,明确指出了系统的结构拓扑,并对系统的控制原理进行详细分析。

高压大容量变频器中光纤通信系统研究

在高压大容量变频器中,新型器件IGCT的使用和新的通信载体-光纤的引入,使得系统信号传输的全光纤化成为可能。系统信号包括IGCT驱动信号、各种保护信号和各子系统之间的通讯信号。增加系统通信的抗电磁干扰能力,提高驱动信号、保护信号和系统各部分之间通讯信号的速度和准确性是当前研究的热点问题之一。本文在介绍光纤通信的特点、优化光纤通信的接口电路的基础上,详细分析了高压大容量变频器中的光纤通信系统,并对所设计之通信系统性能进行了试验和测试。

高压大容量直流变压器模块化离散解耦等效建模方法

高压大容量直流变压器是直流电网的重要设备,在可再生能源汇集与直流系统互联等能量变换环节中具有关键作用。为了在降低建模复杂度的同时保留详细模型的所有电气特性,文中提出了一种模块化离散解耦等效建模方法,以实现高压大容量直流变压器的快速电磁暂态仿真分析。该方法通过引入受控源传递二次信息以实现直流变压器子模块外部端口与内部端口的离散解耦,从而将系统中的高维度节点导纳矩阵转换为多个低维度的子系统进行同时求解以实现仿真提速。所提出的等效模型不仅建模方法简单且保留了详细模型所有电气特性,同时可以准确地仿真直流变压器系统的暂态、稳态特性及一些特殊的运行工况,包括:预充电、直流短路故障及传输功率反转等,并显著地缩短了仿真时间、提高了仿真效率。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真分析验证了所提出的建模方法的正确性与有效性。

集成直流断路器功能的高压大容量DC/DC变换器

高压大容量DC/DC变换器是直流电网中电压变换的关键设备。提出一种集成直流断路器功能的高压大容量DC/DC变换器,利用变换器自身控制实现直流侧短路故障阻断功能,具有轻量化、低成本、高效率的优势。首先,分析该变换器的拓扑结构、工作原理,推导子模块、晶闸管、二极管等器件的参数设计依据;然后,提出闭锁子模块和晶闸管阻断故障电流的机制,设计适应于该变换器的控制方案;其次,分别针对正常工况与故障工况进行了仿真与实验验证,结果表明该变换器拓扑结构及控制策略的有效性;最后,通过与其他典型的集成直流断路器功能的DC/DC拓扑进行对比分析,评估所提变换器的技术经济性。

用于直流电网的高压大容量DC/DC变换器拓扑研究

随着世界范围内大力发展直流电网,作为直流电网中关键器件之一的高压大容量DC/DC变换器的研究尤为重要。针对目前关于DC/DC变换器研究主要集中于中低压小功率场合的现状,该文首先从多个角度对直流电网用的高压大容量DC/DC变换器进行了需求分析;其次,对现有文献中提出的适用于直流电网的DC/DC变换器拓扑进行了研究,并将输入端串联输出端串联(input-series output-series,ISOS)结构和低压DC/DC变换器相结合,提出了用于直流电网中输入端和输出端均为高电压场合的ISOS型DC/DC变换器。比较分析了不同拓扑变换器的电压变比、开关器件的电气应力和故障处理能力等,为选择合适的高压大容量DC/DC变换器拓扑提供了依据。