基于单片机的AC-DC变换电路设计

传统的AC-DC变换电路由于要通过高频变压器来实现电压变换,存在效率较低、电源的波纹很难降低等问题。因此,设计一种以单片机为核心控制器件的新型单相AC-DC变换电路。单相AC-DC变换电路设计结合BOOST开关器、输入负反馈和脉冲宽度调制,采用单片机辅助控制相结合的方式实现闭环控制,保证输出的稳定和高效。该电路包括全波桥式整流电路、BOOST开关器、电压反馈电路、电流采样电路和功率因数测量电路,通过负反馈控制UC3845芯片来改变PWM控制信号,从而调整BOOST开关器开关的通断,使输出电压稳定在36 V。单相AC-DC变换电路具有PFC功能,可通过LCD将实时的PF值进行检测,显示输出电流、输出电压、功率因数等数据。另外,在输出端设计了过流保护报警功能,该设计选取STC51单片机系列中的89C52RC芯片作为控制核心,结合电流电压检测共同来实现。实验结果表明,实测负载调整率为0.28%,电压调整率为0.28%,功率因数为0.91,说明所设计电路优于传统的AC-DC变换电路,具有转换率高的特点。

单相蓄电池放电装置中DC/AC变换保护电路的设计

介绍了一种新型的单相有源逆变蓄电池回馈放电装置中DC/AC变换保护电路的设计方法,电路具有IGBT过流、过热、直流过压、输出交流过压、输出交流欠压、输出交流过流等多种保护类型,对从事电力电子技术特别是蓄电池放电技术研究的工程技术人员具有较高的参考价值。

初级反馈AC/DC转换器的高低压OCP补偿电路设计

初级反馈结构形式的AC/DC转换器近几年来引起了国内外学者与应用工程师的研究和关注。对初级反馈结构的AC/DC转换器进行高低压过流保护(OCP)补偿,是提高此种结构AC/DC转换器性能,扩大其使用范围的关键性技术。论文介绍了一种在系统板级补偿初级反馈AC/DC转换器高低压OCP的方法后,提出一种利用驱动管导通时间的不同来补偿高低压OCP的方法。论文论证了利用驱动管导通时间不同实现高低压OCP补偿的原理,并采用此方法设计了一款初级反馈AC/DC转化器且投入实用。通过对设计的无高低压OCP补偿和有高低压OCP补偿两种AC/DC转换器进行对比测试,结果表明论文提出的补偿方法可以将AC/DC转换器的高低压OCP差值缩小33～47mA,提高了转换器的性能,对初级反馈AC/DC转化器的设计具有一定的参考意义。

AC-DC-AC变换系统短路保护研究

为提高电力电子变换设备运行的抗扰性及保护有效性,该文结合AC-DC-AC变换系统拓扑结构和工作原理,研究了整流及逆变过程中各类型的短路故障特征,发现故障主要集中在功率开关器件、移相变压器及交直流输电线路上,对应提出零序电压/电流保护、改进型复合电压过流保护以及直流母线保护等多层保护配置,解决了短路过流、零序分量、故障穿越等问题,构建了具备完整性和系统性的故障分析方法及保护算法,最后通过MATLAB/Simulink搭建故障仿真模型并进行动态试验,验证了文中所给出的保护原理的可行性。

基于AC/DC/AC方法的船底漆腐蚀防护性能研究

针对常规的涂层防护性能评价方法耗时较长的问题,选用AC/DC/AC加速试验方法对两套具有相同底漆、相同面漆、中间漆由环氧连接漆改变为封闭漆的常用船底漆体系施加不同极化电位进行对比研究,并研究对比了表面形貌及阻抗谱图相关参数随时间的变化等性能,对两套涂层体系在试验前后分别附着力测试。研究结果表明,2#涂层体系需要更多循环周期才会丧失对基体的保护能力,对基材的保护作用更好,该结论与附着力测试结果一致;AD/DC/AC加速试验方法能够在更短的试验周期内,准确评价涂层体系防腐性能。

HVDC系统换相失败对交流电网继电保护影响的机理分析

在交直流互联系统中,交流电网故障引发的直流换相失败可导致交流电网保护不正确动作。分析建立了换相失败情况下逆变器的开关函数模型和直流电流暂态变化模型;根据调制理论及卷积定理,推导出了换相失败情况下直流系统注入交流电网的等值工频及工频变化量电流的动态相量模型;通过分析表明该等值工频及工频变化量电流的变化特性有别于纯交流系统,可能造成交流电网故障引发换相失败时交流电网保护的不正确动作;最后,结合两种具体的交流电网保护,分析了直流换相失败导致交流电网保护不正确动作的机理,为交直流系统继电保护策略研究提供了理论基础。

接入MMC-HVDC的交流系统线路自适应距离保护研究

接入MMC-HVDC的交直流混合系统中,当与柔性直流线路直接相连的下级交流线路保护不能正确切除区内故障时,将由上级交流线路的距离Ⅱ段或Ⅲ段动作切除故障。柔性直流输电线路运行方式的变化将导致上级线路距离保护Ⅱ段的保护范围缩小,以很大的概率发生拒动,此时只能依靠距离保护Ⅲ段动作,故障清除时间延长。针对这一问题开展研究,深入分析了MMC-HVDC运行方式对交流系统距离保护的影响,提出了一种基于柔性直流输电公共连接点处量测信息的自适应距离保护方法。该方法能够有效降低MMC-HVDC对上级交流线路距离保护的影响,保证距离Ⅱ段的正确动作,减小了故障的清除时间。在PSCAD/EMTDC仿真环境中搭建含MMC-HVDC的交直流混合系统,仿真验证了所做分析和所提出方法的有效性。

脉动直流剩余电流下AC型漏电断路器动作特性分析

电力电子设备系统出现故障时,漏电电流呈现非正弦特征,并会对漏电断路器的动作特性产生影响。本文通过对脉动直流剩余电流的特征进行分析,建立AC型剩余电流互感器数学模型,分析直流分量对剩余电流互感器输出的影响。采用MATLAB/Simulink建立剩余电流互感器动态仿真模型,对AC型漏电断路器的典型检测与保护电路进行分析,发现脉动直流剩余电流下互感器输出信号失真为其动作特性变化的主要原因。对AC型漏电断路器的漏电保护动作特性进行试验测试,结果表明,在脉动直流剩余电流下,断路器不能正确动作。

UHVDC换相失败对差动保护的影响及解决方法

交直流混联系统中,交流系统发生故障时导致直流系统侧发生换相失败,交流侧在故障工况下的电气特征发生较大差异,使得交流输电线路差动保护的动作量和制动量均受到影响,可导致保护的误动作.通过分析换相失败时直流侧电流馈入交流系统引发的电流相角差差异较大这一故障特征,提出一种改进的差动保护新算法.通过故障分析和PSCAD/EMTDC仿真验证,改进的差动保护在各种故障情况下均能正确动作.

基于虚拟能量调节偏差的MMC-HVDC输电线路保护方案

柔性直流输电对继电保护的速动性及可靠性提出了更高的要求。为实现直流故障的快速可靠识别,文中分析了模块化多电平换流器(MMC)的控制参数在系统发生故障时的响应特性,并提出了一种MMC型高压直流输电线路保护新方案。根据MMC控制参数定义了虚拟能量调节偏差,利用虚拟能量调节偏差对系统故障时的响应特性识别直流线路故障,并结合虚拟能量调节偏差的比值进行故障类型的判别。该保护方案融合了交直流侧的故障信息,提高了保护的可靠性,保护判据利用了换流器控制参数信息,无须测量线路的电气量。仿真结果表明,所提保护方案可以快速准确动作且具有较强的耐过渡电阻能力。

Characteristic Analysis of UHVAC/DC Hybrid Power Grids and Construction of Power System Protection

Strong DC coupling with weak AC and large-scale renewable energy integration are the two significant characteristics of ultra-high-voltage AC/DC(UHVAC/DC)hybrid power grids in China.Strong coupling between AC and DC grids and the different integration performance of renewable energy sources have profoundly changed the stability characteristics of the power system.The traditional stability control system is inadequate for the stability control of UHVAC/DC power grids.This paper analyzes the requirements for constructing an integrated defense system in a UHVAC/DC hybrid power grid(i.e.power system protection).The definition,connotation,and designing principles of power system protection are put forward.The relationship between the power system protection and the traditional three-defense lines is investigated.The design principles,general hardware structure and main functions of a power system protection are presented.Key problems and technologies are specified in the construction of the power system protection.

Technology and engineering application of cross area HVDC interconnection system high-precision simulation modeling based on ADPSS

In recent years, a large number of high voltage direct current(HVDC) transmission projects have been connected to AC systems. This has started to have an impact on AC/DC hybrid power grids, particularly receiving terminal power grids. An HVDC system is a large-scale power electronic integrated nonlinear system, and it includes a primary system and a control and protection system. Hence, the precision and degree of detail of HVDC systems directly affect the actual effect of simulation. In recent years, in the case of the normal operation and failure of AC power grids, the abnormal fluctuation and even locking of HVDC systems caused by the inappropriate strategies of the control and protection system component have strongly affected power grids. This has significantly affected the safety and stability of receiving power grids and normal operation. In this study, the actual engineering HVDC control logic provided by a manufacturer is analyzed and simulated based on the user defined component library of the ADPSS electromagnetic transient calculation program, and an HVDC control model based on an actual system is established. The accuracy of the DC control custom model based on ADPSS is verified through the simulation of an actual power grid.

基于行波电流极性差异的交直流混联系统纵联方向保护方法

交直流混联系统中逆变站的换相失败使交流线路发生频率偏移,导致工频量纵联方向保护的可靠性受到影响。提出了一种基于行波电流极性差异的交直流混联系统纵联方向保护方法,利用线路区内、外故障时,传播到两端保护的电流故障初始行波波头之间极性差异构成纵联保护。该方法仅利用电流初始行波极性差异进行方向判别,消除了电容式电压互感器无法准确传输宽频带电压信息导致保护的低可靠性问题,且利用高频电流进行计算,避免了交直流混联系统频率偏移的影响。仿真结果显示,基于行波电流极性差异的纵联方向保护方法能够准确、快速地识别单相故障和多相故障,适用于交直流混联系统。

基于首行波曲率半径的交直流互联电网交流输电线路单端量保护

交直流互联电网中逆变侧交流输电线路故障特征与纯交流系统具有较大的差异性,传统交流输电线路的保护方案已经不再适用于逆变侧交流输电线路.首先,基于逆变侧交流输电线路发生区内、外故障时拓扑结构的不同,分别推导了两种情况下线模故障分量电流首行波的表达式,理论上明确了交流输电线路在发生区内、外故障时首行波波形特征的差异性.其次,采用小波变换模极大值法和Levenberg-Marquardt算法提取首行波曲率半径,构造了利用首行波曲率半径进行故障区域识别的高可靠性单端量保护方案.最后,在PSCAD/EMTDC中搭建交直流互联电网模型,使用MATLAB对保护方案进行验证.仿真结果表明:所提保护方案快速有效,可靠性高,耐受过渡电阻的能力较强,具有良好的抗噪声能力.

三相重合闸对距离保护的影响

针对三相重合闸在交直流电力网络中重合不理想的问题,提出了一种关于故障距离、系统电抗、触发角等参数的新型重合方式,以提高电网供电的可靠性和安全性。根据AC-DC系统模型,分别推导出三相故障输电线路首、末端先重合时,距离保护的测量阻抗表达式,据此,分析整流侧与逆变侧系统电抗、临界点故障距离对保护的影响。考虑直流系统的控制模式和是否出现换相失败,分析测量阻抗随电压变化量和越前触发角的变化,得到不同情况下的最优重合方案。针对重合方案,采用两区域交直流电力网络和南方电网广东部分实际网络进行仿真,验证其结论的正确性和有效性。结果表明,新型的重合闸方案能够有效地减小距离保护出现误动作的风险,提高电力系统运行的安全稳定性。

交直流混联电网中交流暂态侵入对直流继电保护的影响分析

为减少交流系统故障情况下直流继电保护误动作事故的发生,引入交流暂态侵入(IAST)的概念,为交直流混联系统中直流继电保护的设计与运行提供新的视角。首先分析了IAST及其暂态响应的机理、形式、特征等。在此基础上,分析了IAST给直流继电保护带来的问题和挑战。结果表明,IAST使得换流器区保护与换流变压器区保护之间的权责不清,导致以100 Hz保护为代表的直流保护与交流保护之间的时序配合不当,影响到直流保护的动作定值与性能。在保证直流输电系统一次设备安全的前提下,可通过改进保护逻辑、优化定值等手段,最大限度地提高交直流混联系统的运行效率和可靠性。

大型交直流混联电网安全运行面临的问题与挑战

交直流混联电网是电网发展的新形态,具有脆弱性、可控性、连锁故障等特点。保证我国已经建成的大型交直流混联电网优质、高效、安全、可靠运行是重大而紧迫的国家需求。该文针对大型交直流混联电网安全运行所面临的问题,分析了混联电网的结构特点和特性,凝练了亟待解决的两大科学问题和一项关键技术,从混联电网运行稳定特性分析及控制技术、混联电网故障特性分析与保护技术、混联电网仿真技术3个方面,分别剖析所存在的具体问题,给出了对这些问题的初步分析和解决思路,同时给出了可能的解决方案,为大型交直流混联电网安全运行研究指明方向。最后的仿真案例直观展示了这些问题的复杂性和解决问题的迫切性。

我国发展特高压直流输电中一些问题的探讨

我国进行±800kV特高压直流输电建设,有许多技术问题需要解决,包括系统研究、测试、产品研究与开发、工程设计和实施等问题。讨论了我国±800kV特高压直流输电工程的电磁环境、过电压与绝缘配合、直流偏磁、控制保护系统、特高压交直流混合电网的稳定性等方面存在的技术问题。在总结已有研究成果的基础上,提出了一些对我国特高压直流输电建设、维护和运行有参考价值的建议:如深入开展高海拔下电磁环境参数的计算和测量及标准制定;高海拔、重污秽、重冰区等典型地理气候条件下绝缘配合和长空气间隙试验;直流偏磁抑制措施和接地极选址;控制保护策略和故障分析能力;特高压混合电网规划和广域电力系统安全稳定控制等方面问题的研究。

中低压直流配电系统的主动保护研究

分布式发电和储能的大量接入、直流负荷的快速增长、电力电子技术的迅速发展,使得直流配电越来越受关注。直流配电系统将会成为未来配电技术的一个重要组成部分。但直流配电保护是直流配电系统快速发展的一个关键问题,亟需深入研究。针对中低压直流配电网中常见的短路、接地、环网、交直流混接、绝缘下降等典型故障类型,该文分析了这些故障的特点和发展过程,并提出了一种基于电力电子技术的主动保护方案,即将直流保护与电力电子变换器有效集成,基于变换器的拓扑结构和运行机理,保护动作逻辑与器件控制逻辑协调配合,实现快速保护和故障自然隔离。该文阐述了直流主动保护的应用场景,分析了主动保护各功能的实现原理和方法,论述了直流配电系统的短路主动保护和接地主动保护,以及直流环网、交直流混接故障的出现机理和基于主动保护的解决方法。最后通过试验进行验证,结果表明,主动保护能够有效可以实现故障的快速切断和准确隔离,从而保障系统的稳定。