基于电容自然充电换相的混合式直流断路器设计与仿真

以晶闸管作为主断器件是降低混合式直流断路器造价和技术难度的手段之一,电容电压是此类直流断路器能够顺利开断直流故障的关键影响因素。现有结构中电容大多为预充电型,但预充电方式和电容电压的维持较为复杂。因此,该文提出一种基于电容自然充电换相的混合式直流断路器,利用母线电压与预充电电容的电压差值实现电容的预充电和电容电压的自动维持,从而保证断路器的开断能力。此外该断路器还具备二次开断能力,可以满足极短时间内重复开断的需求。针对所提断路器的工作过程和元器件参数进行了详细的理论推导,基于PSCAD/EMTDC建立单端等效和四端柔性直流电网模型验证了所提结构的适用性。最后与其他方案进行比较,结果表明,所提方案在开断速度、电容预充电方式和二次开断方面具备一定优势。

基于晶闸管的电容换相式混合直流断路器拓扑

通过直流断路器切除故障是柔性直流电网中最具前景的故障隔离方法。目前,主断支路串联大量全控型电力电子器件的传统混合式直流断路器存在成本高、技术难度大等问题。文中提出一种基于晶闸管的电容换相式混合直流断路器(Thyristor Based Capacitor Commutation Hybrid DC Circuit Breaker, TCC-HDCCB)拓扑。该断路器通过晶闸管和电容配合完成双向故障换流、断流和自适应重合闸功能且利用直流系统本身对换相电容进行预充电,大大降低了造价和控制难度。文中首先介绍了TCC-HDCCB的拓扑结构、工作原理;然后给出了关键器件参数选取方法;最后在PSCAD/EMTDC4.5软件平台中搭建TCC-HDCCB仿真模型,在单端和四端柔性直流电网中进行仿真验证,并从性能以及经济性与有关方案进行对比分析,验证方案的可行性。

一种具有限流功能的电容型高压直流断路器

直流断路器作为直流电网实现故障清除的重要设备之一,其性能的优劣将直接影响系统的安全稳定运行。针对目前大部分断路器不具备故障限流能力且成本较高这一问题,提出了一种具有限流功能的电容型高压直流断路器设计方案。利用电容的充放电特性实现限流电抗和避雷器的投切,能够显著降低故障电流峰值;将传统直流断路器中大规模全控器件IGBT(绝缘栅双极晶体管)用电容来替代,在实现断流功能的同时有效降低了成本。基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建单端等效模型并进行仿真验证,结果表明:相较于传统高压直流断路器,所提方案降低了故障电流峰值,缩短了故障隔离时间,具有较好的性能。

基于Simscape的驱动系统预充电系统仿真研究

为了使预充电系统具有较高的稳定性,文章以长春大学FCC车队大学生电动方程式赛车为研究对象,使用MATLAB/Simulink中Simscape模型库搭建预充电控制策略模型、预充电电路、预充电阻热模型、放电回路模型,并分析直流转直流(DC/DC)电源上电时对驱动系统预充的影响。结果表明,预充时间大于0.5 s后电容端电压基本不变,DC/DC电路上电时,预充监测时间为0.7 s,上电成功稳定性较高。最后进行实车验证,实车测试结果与仿真结果一致,预充电系统具有一定的合理性与准确性。

SF_(6)断路器触头劣化过程合闸预击穿特性研究

电容器组投切断路器触头烧蚀劣化后会改变合闸预击穿时间,这不仅会影响选相合闸效果,同时也说明预击穿电弧持续时间可作为衡量触头烧蚀状态的指标之一。建立了126 kV SF_(6)断路器灭弧室内合闸预击穿过程电—流体耦合仿真模型,研究了触头劣化过程中合闸预击穿特性,并提出了预击穿时间带电检测方法。结果表明:合闸过程中场强最大点总是出现在静弧触头表面;灭弧室内SF_(6)气体密度几乎保持不变;110 kV电压等级相电压下,触头预击穿电弧持续时间随烧蚀程度变化的试验值与仿真值吻合良好。从电场畸变角度解释了随着触头的表面烧蚀劣化程度增大对应预击穿时间的变化规律,结果可为断路器选相合闸策略和触头状态评估提供理论指导。

超临界二氧化碳发电循环回热器及预冷器方案论证

回热器及预冷器是超临界二氧化碳布雷顿循环发电中核心换热部件,它们的高效性和经济性对于循环的应用意义重大,为了切实比较回热器及预冷器采用印刷电路板式换热器及管壳式换热器的差异,本文以某工程参数为基础,分别设计了两种换热器的工程方案,并对两种方案的传热性能及经济性进行比较分析。

一种宽输入范围高PSR带隙基准电路设计

从DC-DC芯片电路的实际设计需求出发,设计了一款输入电压范围在2.5~15 V的带隙基准电路。通过预调节电路的设计,带隙基准核输出的基准电压转化为一个稳定的电流源,形成的负反馈结构给带隙基准核自身提供供电电压,提高了电源电压范围上限;通过电压选择电路,在电源电压低于5 V时使带隙基准核直接由电源电压供电,拓宽了电源电压范围的下限。同时,预调节电路和带隙基准核中共源共栅结构为电路带来了良好的电源抑制特性。设计基于0.25μm BCD工艺,完成了原理图、版图设计以及仿真,结果表明设计在-55℃~125℃的温度范围内,可以输出稳定的0.8 V电压,温度系数为7.78 ppm/℃;低频条件下PSR达到159 dB,线性调整率为0.0012%。

适用于构网型新能源发电系统的MCSPWM多电平逆变器

构网型新能源发电系统具备系统惯量支持和电压支撑的优势,可利用各种能源之间的互补性,提高能源利用率及系统稳定性。在该系统中,多电平逆变器发挥着重要作用。为此,提出一种新型的开关电容九电平逆变器及基于高频的多重载波正弦脉宽调制(multi-carrier sinusoidal pulse width modulation,MCSPWM)策略,该逆变器在开关数量、管压应力、升压能力和控制难度等方面具有优良的综合性能。该文分析了该逆变器的工作原理和抑制电容充电电流尖峰的方法,在软硬件设计的基础上,成功研制了新型开关电容九电平逆变器实验样机。样机实验结果证明,所提出的拓扑在高频调制策略下具有输出2倍升压、双向功率流的能力,开关电容可自动均压,开关管电压应力不超过输入直流源电压Uin,并且开关电容纹波电压的峰峰值小于2V。新型开关电容九电平逆变器,在构网型新能源发电系统中具有潜在的应用前景。

断路器选相合闸技术应用综述与展望

目前,选相合闸技术在无功补偿电容器组、特高压线路、滤波器场等场景应用广泛。本文综述了国内外断路器选相合闸技术的研究现状,介绍了断路器选相合闸技术的应用,深入归纳了介质强度下降率(rate of decrease of dielectric strength, RDDS)、温度、间歇时间等各种因素对断路器选相合闸精度的影响,总结了断路器选相合闸的关键技术和问题,分析了断路器合闸动作时间分散性的产生原因,对断路器选相合闸技术的研究提出一些建议。

电动汽车高压回路预充电阻选型设计

高压预充是电动汽车高压管理中必不可少的环节,以某纯电动汽车为例,介绍电动汽车高压预充的原理,并针对预充电阻阻值及功率阐述详细的计算过程,提供预充电阻选型设计的思路,提高电动汽车高压回路的安全性,保证整车的安全运行。

基于等效短路试验的变压器用层压垫块累积效应

层压垫块是油浸式变压器线圈轴向支撑结构的关键材料之一,多次短路条件下变压器层压垫块的累积效应规律尚不清晰。该文提出适用层压垫块的多次短路等效试验方法,可模拟暂态分量为50 Hz的动态短路力,突破材料尺度上静态试验的局限;试验获得层压垫块在不同短路力大小、老化程度、短路类型和短路次数等条件下塑性形变的变化规律。结果表明:塑性形变与短路力大小有正相关关系并随着短路次数增加呈饱和特性;塑性形变与间隔类型的相互关系并不明显;根据老化15年层压垫块塑性形变规律,将累积效应划分为形变上升、稳定和快速累积3个阶段,老化和力联合作用下层压垫块纤维状态是发生不同累积特点的直接原因;层压垫块弹性模量与短路力呈非线性相互关系。进一步提出变压器轴向预紧力损失计算方法,实例计算表明,多次短路后各线圈轴向预紧力发生下降或再分配现象。研究结论为深入掌握多次短路累积效应对变压器的影响提供一定的技术支撑。

硅片预清洗处理对LPCVD多晶硅薄膜生长的影响分析

阐述不同预清洗条件下,晶片表面化学键状态的变化对LPCVD多晶硅沉积速率和晶粒大小的影响,通过实验优化预清洗条件,实现颗粒数降低,同时保持多晶硅薄膜的晶粒大小和沉积速率的稳定。

信号完整性设计中的抖动与振铃消除技术

针对高速信号传输中码间干扰引起的抖动问题,提出了一种新型电流模式预加重电路,与传统结构相比,该新型电路不仅降低了电路复杂度,而且通过双边沿预加重提高了工作速度.针对低压差分信号传输的振铃问题,在考虑芯片压焊线模型以及负载的情况下,提出了一种基于阻抗匹配方法的振铃消除技术,有效缓解了输出振铃现象.通过对仿真和测试眼图进行讨论,验证了新方法的实用性.

数字化多道脉冲幅度分析器调理电路设计

介绍了一种适用于数字化多道脉冲幅度分析器(DMCA)的调理电路。该电路具有宽带、高速、抗干扰能力强、参数动态可调等特性。实验表明,该电路能够有效抑制噪声,提高ADC有效位数,可以满足数字化多道脉冲幅度分析系统的需求。

微弱光信号检测电路的实现

为将微弱光信号有效地转换为电信号以方便后级电路处理,设计了微弱光信号检测电路。电路由光电转换和前置放大两部分组成。光电转换电路采用低输入偏置电流运算放大器AD 549实现;前置放大电路使用对称三极管组成的对数比率放大电路实现,并在同等条件下与集成电路LOG 100组成的前置放大电路相比较。实际测量表明,该放大电路设计可有效放大低于1 nW的微弱输入信号,同时对噪声也有很强的抑制作用,而由LOG 100组成的电路对噪声的抑制能力明显衰减。

光检测及放大电路的新设计

为满足光缆动态损耗测量系统宽动态范围和高灵敏度的要求,本文提出一种新的光检测及放大电路设计。单端光检测及放大电路应用广泛,结构简单,但难以抑制电路的共模噪声。新设计将光检测器和放大器通过对称结构搭建差分电路,达到了更高的光检测灵敏度和抗共模噪声性能。它充分考虑了前端电路各种噪声源,采用合理的元器件和电路设计抵消了大部分共模噪声。通过实验证明该电路提高了测量系统的灵敏度。新电路已成功应用于光功率信号系统的光电转换电路中。

手机用TFT-LCD驱动芯片内置SRAM的研究与设计

内置单端口SRAM是单片集成的TFT-LCD驱动控制电路芯片中的重要模块,主要功能是存储CPU送来的一帧画面的显示图像数据以及输出数据到显示单元,其主要性能指标是存储速度和消耗功率。文章讨论了内置SRAM的分块存储结构,阐述了SRAM存储单元的设计方法。在预充电路的设计中采用了分块预充机制,既节省了功耗又保证了预充时间,同时提出了预充时位线电荷再利用设计方案,使得预充电功耗降低了1/2左右。采用0.25μmCMOS工艺设计并实现了TFT-LCD驱动控制电路芯片中的SRAM模块,其容量为418kbits。NanoSim仿真结果表明,SRAM存储单元的读写时间小于8ns,当访存时钟频率为3.8MHz时,静态功耗为0.9mW,动态功耗小于3mW。

脉冲激光引信光电转换系统的设计

为了应对脉冲激光引信回波信号弱、脉宽窄的特性,获得目标尽量多的不失真信息,对光电探测器的特性和放大电路的带宽进行了分析,设计了一套实用的光电转换系统,包括PIN探测电路、前置放大电路和主放大电路。经过TINA和MULTISIM软件模拟仿真和实验验证,设计的光电转换系统的带宽为61.089MHz,增益为72.14dB。结果表明,该系统对于脉宽为十几纳秒的回波脉冲信号进行了很好的低噪声、不失真放大,满足了设计要求,回波信号经光电转换系统后输出的信号与应用需要相匹配,为激光引信的后续信号处理提供了稳定可靠的信号。

CPLD在工业CT数据采集控制系统前放电路中的应用

结合工业CT的数据采集控制系统的前置放大器电路,分析了利用CPLD对电流积分型前放芯片DDC112进行逻辑控制的方法。

三线圈电感式磨粒传感器的检测电路

润滑油中磨粒反映了机械运行状态的大量信息,所以对磨粒进行检测具有很重要的工程应用价值。依据润滑油中磨粒与电感线圈之间耦合关系,设计了一种三线圈电感式磨粒在线监测传感器。根据传感器测量原理,该检测电路设计主要包括调幅调相驱动电路、前置放大电路、精密整流电路和后级滤波放大电路。实验结果表明:该检测电路结合后续NI信号采集模块与LabVIEW数据处理,对铁磁磨粒的分辨率达到100μm.