考虑短路电流非周期分量影响的磁偏置型超导故障限流器设计方法及其限流特性分析

随着电力负荷快速增长,电力系统的故障电流水平持续上升,甚至超出了现有断路器的开断能力;为有效限制故障电流,超导故障限流器(superconducting fault current limiter,SFCL)逐渐投入应用。SFCL在正常运行时呈现零阻抗,故障发生后迅速转为高阻抗,可作为配合断路器开断的理想选择,提高电力系统的运行安全性。介绍了一种磁偏置型超导故障限流器(magneto-biased superconducting fault current limiter,MBSFCL),提出了考虑短路电流非周期分量影响的MBSFCL设计方法,对于MBSFCL的制造具有一定的指导意义。通过搭建仿真模型,验证了所提出方法的可行性,并对MBSFCL的限流特性进行了深入分析,讨论了不同非周期分量对断路器的开断影响,以及MBSFCL中电感、电阻参数变化对短路电流及其分量的限流效果影响。分析结果表明,在所提出MBSFCL设计方法中必须考虑非周期分量,且MBSFCL的电阻参数变化对短路电流的抑制效果更为显著。

基于瞬态场路耦合模型的变压器直流偏磁计算

利用变压器瞬态场路耦合模型,计算单相变压器的直流偏磁问题。对比在一次侧和二次侧注入直流时变压器的直流偏磁情况,结果说明两种注入方式下交流电流的波形基本相同。分析变压器直流偏磁时交流磁场和电路等效参数的变化,变压器直流偏磁时励磁电流波形畸变,其峰值与各次谐波含量均随直流电流增大而增加;动态电感取决于励磁的饱和程度,其波形在交流励磁的正负半周并不对称,两种运行方式下场路耦合参数受直流影响的变化规律相同。负载运行直流偏磁时动态漏电感波形畸变,外侧一次绕组的漏磁通增大。当直流电流超过一定值时,变压器发生偏磁时的励磁电流峰值与直流电流近似呈线性关系。最后,通过实验验证了瞬态场路耦合方法的准确性和可行性,为变压器直流偏磁计算提供新方法。

变压器直流偏磁瞬态场路耦合计算的稳定性分析

变压器瞬态场路耦合计算存在稳定性、计算效率及精确度的问题。利用瞬态场路耦合方法,结合能量扰动原理计算磁场变化对应的动态电感。根据四阶龙格库塔法求解的高阶收敛性,推导绝对稳定域以判断计算是否收敛,分析时间步长与状态矩阵特征值的关系,定义电感变化函数评价磁场计算精确度。对单相变压器建模和仿真,计算正常运行和直流偏磁时的瞬态磁场和等效电路参数,研究耦合参数在不同励磁饱和程度时的变化规律,结果说明利用动态电感参数可以反映时变的励磁饱和情况。与传统欧拉法和改进欧拉法对比,四阶龙格库塔法具有更高的稳定性和精确性,同时验证了绝对稳定域的正确性。以稳定性为前提,合理选取磁场求解频率可以有效提高计算效率和精确度。通过实验验证了瞬态场路耦合计算的可行性和稳定性分析的可靠性,为实际变压器瞬态场路计算提供新的思路。

特高压变压器空载直流偏磁计算精度分析

针对特高压变压器直流偏磁计算问题,提出一种空载简化电路模型下的分段解析法,为直流偏磁数值计算奠定基础。根据特高压变压器简化电路模型,推导励磁电流解析式。电感随着电流的变化,分两段取值;电感的取值通过比较电流计算值与临界电流值的大小来判断。设置临界电流误差判据来判别电流计算值是否达到临界电流。分析计算表明,当电阻为实际电阻时,临界电流误差判据严格,可获得直流分量的准确解,临界电流误差判据宽松时,直流分量与准确解出现较大误差,甚至计算错误;通过人为增大串联电阻值,临界电流误差判据可相对宽松,从而获得直流分量近似准确解。在此基础上,以解析解的计算结果为基准,对比分析四阶龙格库塔法数值解。结果表明,步长较大相当于临界电流误差判据宽松,必须加大电阻,直流分量才可与准确解接近;步长较小相当于临界电流误差判据严格,电阻可不必太大。在特高压变压器直流偏磁数值计算中,可通过人为增大串联电阻值和适当减小计算步长来获得较为准确的直流偏磁特性。

集成放大器在单电源条件下工作特性研究

本文研究了集成放大器在单电源工作条件使用中经常出现的问题以及解决办法，并且用实际电路说明这些办法是行之有效的。研究表明，集成放大器在单电源条件下工作，也可以实现在双电源工作条件下的特性，为电路设计提供了一条新的途径。

多层土壤结构下直流偏磁电流分布计算研究

针对地表电压预测不准确而造成直流偏磁电流评估偏差较大的问题,文中基于场源关系下的拉普拉斯方程和泊松方程,通过数学解析法结合土壤边界条件求解出多层土壤的地表电位表达式。通过分析3种土壤模型下的地表电位分布曲线,确定了合理的土壤模型。在此基础上通过场路直接耦合的方法建立了变压器中性点直流量评估模型。基于.NET平台对上海市某地区电网数据实现了地表电压分布预测和接地极附近变压器中性点直流偏磁电流的计算,并将计算结果与CDEGS软件的仿真结果进行对比,验证了所提方法的有效性与准确性。

具有预偏置电压保护的软启动电路设计

针对DC/DC转换器上电时存在电压过冲及电流倒灌现象,设计了一种具有预偏置电压保护的软启动电路。其核心在于通过对偏置电流的镜像及分流作用得到微小的电流,以及对复合电容的间歇性充电得到足够的启动时间。同时设计预偏置电压保护逻辑电路,针对不同情况下的启动,有效地控制功率管,使芯片上电时无论输出电压是否为零,输出电压都能够平缓且单调上升,并在软启动完成后关闭模块,减少功耗。基于0.5μm CMOS工艺对电路进行设计与仿真,软启动时间约为1 ms,将其应用于Buck型DC/DC转换器电路中,在电源重新上电,保护模块完成保护后均能够实现软启功能,电路模块面积为0.13 mm×0.09 mm,功耗为0.05 mW。

低噪声放大器直流偏置电路的仿真设计实验

噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)是微波系统及其测量仪器中的关键部件之一,其噪声的大小直接影响信号接收灵敏度及系统的可靠性。在晶体管放大电路中,偏置电路为晶体管提供合适的静态工作点,偏置电路设计的重要性不可低估。主要介绍了低噪声放大器中直流偏置电路的仿真设计。

四相容错型缓解直流偏置饱和的混合励磁磁阻发电机电磁特性研究

针对电励磁双凸极电机线圈磁链单极性变化而产生的定子铁心直流偏置饱和问题,提出一种新型的四相容错型16/18极缓解直流偏置饱和的混合励磁磁阻发电机。该电机在定子槽口放置切向充磁的永磁体,来缓解定子铁心的直流偏置饱和,并提高输出能力,此外依旧可以在短路故障时断开直流励磁电流实现容错。通过合理地配置定转子极数,增加电枢绕组自感与互感的比值,从而提高电机的容错能力。首先,介绍四相电机结构的极槽配合和缓解直流偏置饱和原理,并以提高电机的输出能力和容错能力为优化目标,利用遗传算法对该电机进行多目标优化;其次,对该电机进行电磁特性、铁耗、永磁体涡流损耗和容错性能的研究。最后,通过加工实验样机验证理论分析的正确性。