多维因素综合作用下换流阀晶闸管载流子迁移恢复特性解析及关断机理研究

明确换流阀晶闸管在逆变侧交流故障期间的关断特性及关断机理对抑制换相失败十分必要。影响晶闸管关断的主要因素有正向电流、电流过零点下降率和结温等,为明确上述因素综合作用对晶闸管关断特性的影响机理,该文首先基于考虑器件物理特性的晶闸管详细关断模型研究其换相关断过程,搭建晶闸管换相关断等效电路;研究上述因素间的作用关系及综合作用下的晶闸管关断特性,并通过对载流子迁移恢复特性的解析,获得晶闸管换相关断过程中的恢复电荷迁移特征。最后,得到使晶闸管可靠关断的阻断能力恢复时间及换相结束时剩余电荷值,以阻断能力恢复时间、临界关断角等指标定量评价各因素综合作用对晶闸管关断特性的影响程度。结果表明,在相同的换相起始条件下,当故障导致正向电流增大时,不考虑多因素综合作用的晶闸管阻断能力恢复时间偏长,会对系统提出更高的关断要求;仅考虑正向电流和电流过零点下降率二者综合作用时阻断能力恢复时间偏短,会增加换相失败误判风险;考虑三种因素综合作用后所得到的晶闸管阻断能力恢复时间更加准确。

电位扫描速率对电极过程动力学参数测试结果的影响

采用动电位极化测量技术测量了316L不锈钢在0.1 mol/L NaCl水溶液中不同电位扫描速率下的极化曲线,采用Tafel直线外推法、线性极化法和弱极化区极化曲线法测定了金属的腐蚀电流密度。试验结果表明,在该溶液中316L不锈钢动电位极化曲线中的零电流电位随着电位扫描速率的增大而逐渐负移。理论推导和试验验证表明,腐蚀电流密度与电位扫描速率的平方根呈线性关系,并且电位扫描速率对利用Tafel直线外推法、线性极化法和弱极化区极化曲线法测定的腐蚀电流密度的影响不同。

一种双变压器结构的多谐振型软开关直流变换器

提出一种双变压器结构的多谐振型软开关直流变换器。通过在谐振腔内引入辅助高频变压器,变换器获得了包含谐振零点在内的多个谐振频率点。通过合理配置谐振点位置,变换器可在较宽频率范围内保证基波和3次谐波有功功率的同时传递,提高谐振电流利用率并起到抑制无功环流的作用。同时,谐振零点的引入使得变换器具备固有的限流保护能力。此外,变换器能够在全负载范围内实现开关管的零电压开通、二极管的零电流开通和准零电流关断,减小了开关损耗。最后,为了验证所提拓扑的有效性和参数设计方法的合理性,搭建一台额定功率330W的样机进行实验验证,最高效率可达到94.7%。

配电网单相接地故障的仿真分析

为了提取配电网单相接地故障选线和故障测距的暂态故障特征量,基于Matlab的Simulink仿真环境,搭建了小电流接地系统的配电网络仿真模型并综合考虑不同短路时刻、不同接地电弧电阻、不同故障距离和线路长度等多个因素,对配电网小电流接地系统的单相接地故障进行了大量仿真。在配电网单相接地短路故障后的第1个工频周波(0～0.02s)内故障线路的零序电流包络线的变化速度比非故障线路变化缓慢,包络面积大,但与非故障线路首半波极性相反。仿真分析表明此暂态特性不受短路时刻、电弧电阻、故障距离和消弧线圈被偿度的影响,为单相接地故障选线和故障测距的研究提供了理论依据。

小电流接地系统故障选线的暂态零序电流变化率方法

分析了小电流接地系统发生单相接地故障时暂态零序电流的特点,给出了利用故障线路与非故障线路暂态零序电流变化率差异的选线判据,提出了小电流接地系统故障选线的暂态零序电流变化率方法.该方法不受系统中性点接地方式、电压初相角、过渡电阻的影响,故障判别准确,选线灵敏度高,算法简单,实用性强.最后用Matlab中建立的小电流接地系统仿真模型验证了该方法的有效性.

潜供电弧零休阶段弧道恢复电压特性

潜供电弧零休即潜供电流过零阶段的电弧恢复电压上升率是影响潜供电弧熄弧与重燃的重要因素。以单相接地故障为例,将故障发展过程分为4个阶段并建立相应的电路模型,在每个阶段针对影响恢复电压上升率的因素做了定性分析。针对特高压输电线路进行了仿真计算,得出的结论是:潜供电流不同过零时刻与故障时刻、跳闸时间、短路电弧电阻等因素一样,在燃弧的初始阶段,对恢复电压上升率有较大影响,后期则几乎没有影响,而且随着时间的延长,恢复电压上升率有减小的趋势并最后趋于稳定。而故障点位置对恢复电压上升率的影响,则呈现出线路两端故障时恢复电压上升率大,线路中点位置时最小的V型曲线;随潜供电弧电阻的增加和并联补偿度的减小,恢复电压上升率呈现出增加的趋势;并联电抗器中性点小电抗不仅对恢复电压上升率产生影响,同时也对潜供电流、恢复电压产生影响,均表现出V型曲线的影响规律,且当中性点小电抗取值能够实现完全补偿时上述三者有最小值。

基于暂态零序电流变化率的小电流接地系统单相接地故障选线方法的研究

首先,对小电流接地系统的单相接地故障进行仿真,分析故障后暂态零序电流的特征,即在暂态初始阶段的暂态故障电流主要由暂态电容电流所决定,因此故障线路的暂态零序电流幅值最大。若忽略暂态电感电流,则故障线路的暂态零序电流幅值等于所有健全线路的幅值之和,且方向与非故障线路相反。因此,在求得各线路的暂态零序电流变化率后,通过比较它们的大小和极性就能准确定位出故障线路。最后,采用Matlab搭建仿真模型,对不同的电压初始相角、过渡电阻、故障位置以及中性点的不同接地方式进行仿真实验。仿真结果证明该方法能够准确、迅速地定位出故障线路,具有较强的可靠性、实用性。

基于载流子抽取模型的Trench Gate/Field-stop IGBT驱动器有源箝位功能分析

针对Trench gate/Field-stop IGBT结构特有的关断过程中集电极电流下降率不可控问题,引入了载流子抽取模型来模拟器件关断过程中的集电极电流下降阶段器件内部载流子的动态行为特性,并以此为基础分析了驱动器为适应Trench gate/Field-Stop IGBT结构这种关断特性而引入的有源箝位功能的作用机理,验证了载流子抽取模型在器件级与电路级交互作用分析中的实用性,为后续实现器件与电路的最佳匹配奠定了基础。

基于CEEMDAN-ZCR的光纤电流互感器非线性误差识别

针对光纤电流互感器(FOCT)漂移、变比波动等非线性误差难以识别的问题,文中提出一种基于自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)-过零率(ZCR)的FOCT误差识别方法。首先,利用CEEMDAN算法对FOCT输出电流信号进行分解,得到包含非线性误差特征的固有模态分量(IMF),构成原始误差向量数据集;然后,对比不同误差下的分量数量,利用ZCR算法计算不同误差下各个IMF的ZCR指标,用于将IMF分类;最后,根据ZCR指标将IMF信号分为3类,并叠加重组为3个分量,构建出分解结果数量稳定的IMF信号,根据不同分量的特征实现误差识别。实验结果表明:基于CEEMDAN-ZCR的误差识别方法能够有效识别2种误差,漂移误差特征主要集中在IMF中第三层(C3),变比误差主要集中在IMF中第二层(C2)。

基于人工过零技术的直流真空分断过程分析及验证

针对人工过零直流真空分断过程,分析研究了影响真空分断特性的主要因素,并通过试验样机对直流真空分断过程进行了验证。研究结果表明,通过提高直流短路故障识别及快速真空开关分断速度降低弧后触头间隙的初始金属蒸汽浓度,在快速真空开关支路串联饱和电抗器减小电流过零后的电流变化率,为快速真空开关并联阻容缓冲电路减缓弧后暂态恢复电压的上升过程,设计快速真空开关动触头的最佳位移曲线并确定最佳燃弧区间避免换流分断过程中产生阳极斑点,从而改善大电流真空电弧后介质恢复特性,提升分断性能。研究成果为开发工程实用的直流真空断路器奠定了实践基础。

基于关断电流最大变化率的压接式IGBT模块结温提取方法

压接式绝缘栅极双极性晶体管(IGBT)模块因优越的电气性能和封装设计,受到柔性直流输电等大功率应用场合的青睐,其模块可靠性也成为大功率应用场合研究的重点,而IGBT模块结温是影响器件可靠性的重要因素。基于压接式IGBT模块双脉冲测试平台,介绍一种基于关断电流最大变化率的压接式IGBT模块结温提取方法,分析压接式IGBT芯片结温和模块关断电流最大变化率间单调变化关系,并利用压接式IGBT模块封装结构固有的寄生电感有效获取关断电流最大变化率的信息,以此来反推模块结温特性。最后通过压接式IGBT双脉冲测试平台验证了通过模块关断电流最大变化率进行压接式IGBT结温提取的可行性。

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。

一种新颖的五相矩阵变换器的调制策略及仿真

首先阐述了五相矩阵变换器的结构及其常规的空间矢量调制技术,然后提出了一种新的调制策略。该策略目的是使变换器逆变侧的广义零序子空间合成电压为零,从而使五相矩阵变换器逆变侧的输出电流谐波尽可能的减小。通过常规调制策略和提出的调制策略的仿真结果进行对比,验证了新方法的优点和可行性。

多采样率转换算法对差动保护的应用研究

智能变电站中要求合并单元的数据采集满足"一处采集,全站共享",因此合并单元数字接口必须具有采样率转换的功能,并且满足差动保护动作的要求。文中主要研究了通过抽取和插值环节的级联实现任意分数倍采样频率归一化的方法及其对差动保护差电流的影响,设计了一种零相位滤波算法以解决在采样频率转换过程中高阶FIR数字滤波器带来的群延迟较大的问题,与抽取和插值算法配合使用,可以将任意不同采样频率的ECT采样数据统一到相同的采样基准下,实现差动保护各分支采样数据之间频率的快速统一,提高保护动作的快速性。

直流真空断路器的新型大电流强迫换流分断方法

为提升直流真空断路器的大电流分断可靠性,在典型强迫换流技术的基础上,提出了一种新型的换流分断方案。利用一辅助开关的导通分流作用,通过减小有效换流电流,大幅降低真空断路器熄弧前附近的电流下降率;并在熄弧后,通过该辅助开关的导通电压钳位作用,使真空断路器的暂态恢复电压产生一段低电压区间,从而改善真空间隙的弧后介质恢复特性,实现中、高压直流大电流的可靠分断。同时详细分析了新型换流分断方案的换流过程及其主要影响因素,获得了换流电路杂散电感及辅助开关导通时刻等参数对换流性能的影响规律。最后,开展了快速真空断路器的13 kA换流分断试验,试验过程中熄弧前的电流下降率被有效降低为约55 A/μs、总共持续了约50μs;且在熄弧后约130μs时间内,暂态恢复电压被限制至未超过600 V。试验结果验证了该新型方案的实用性和有效性。

Park变换在五相矩阵变换器的应用及仿真

首先阐述了五相矩阵变换器的结构和传统空间矢量调制技术，并在此基础上提出了在逆变侧引入了Park变换的新策略。Park变换使逆变侧广义零序子空间合成电压为零，从而达到进一步抑制输出电流谐波的目的。最后，通过仿真来验证新调制策略的有效性和可行性。

提高10kV配电网零序电流保护正确动作率方法

广州供电局是国内最早在10 k V系统采用小电阻接地方式的单位,至今已积累了近30年的运行经验。中性点经小电阻接地的配电网采用零序电流保护切除接地故障,若零序电流保护正确动作率低,则会扩大事故范围,降低供电可靠性。本文从零序CT、二次回路接线、保护定值等方面分析零序电流保护不正确动作的原因,提出采用闭环式的专用零序CT、明确零序CT电流外皮地线的安装要求、采用一次加电流方法进行CT变比实测、规范二次回路接线等具体措施,以提高10 k V配电网零序保护正确动作率,供在10 k V配电网中逐步推广中性点经小电阻接地方式的单位参考。

电流注入式直流断路器的仿真与试验研究

为了解决常规电流注入式直流断路器额定开断电流冲击与小电流开断时间长问题,在其两端并联IGCT支路实现额定电流开断,并通过强迫换流实现短路电流开断。针对60 kA短路开断过程中出现的快速真空开关二次过零现象,分析了快速真空开关燃弧电流的过零速率与过零时刻开距对过零截止的影响,在此基础上提出了改进措施,并通过仿真及试验验证了措施的有效性及实际应用的可行性。

零序电流互感器变比的测量

文章介绍了在工程上常用的测量零序电流互感器变比的方法 。

GTO外电路参数对尖峰电压的影响

本文在GTO尖峰电压与外电路各参数关系的基础上，分别着重分析了阳极电流下降率和缓冲电路电阻对尖峰电压的影响，并给予了无分的实验验证。