集成直流故障换流电路的改进型混合MMC

基于全桥(FB)与半桥(HB)子模块的传统混合式模块化多电平换流器(MMC)是典型的具有直流故障自清除能力的MMC。然而,常规混合MMC中FB占比通常大于50%,增加了成本与损耗。鉴于此,为了减少混合MMC中FB的数量,提出一种集成晶闸管开关电容直流故障换流电路的改进型混合MMC。所提MMC中HB-MMC与FB-MMC均保留了各自完整的主体,并在交流侧采用三绕组变压器进行连接,在直流侧进行串联连接。同时,由于直流侧集成了一个基于晶闸管的开关电容结构,所提MMC能够实现直流故障的清除。研究表明,所提MMC中FB占比可降低至10%~25%,甚至更低(限制于交流电压的波形),在降低换流器成本的同时降低了通态损耗。仿真结果验证了分析的正确性。

EAST托卡马克大功率双向直流快速晶闸管开关可靠关断理论分析及参数优化设计

对EAST托卡马克极向场电源系统的关键设备之一——大功率双向直流快速晶闸管开关的基本工作原理,即强迫换流技术进行深入的理论分析,得出直流晶闸管开关可靠关断理论判据。并在此基础上进行了参数的优化设计。最后对换流支路分布电阻对关断特性的影响进行了分析。所有这些工作为大功率双向直流快速晶闸管开关的研制成功提供了坚实的理论保证。

大功率直流晶闸管开关设计及其可靠性分析

对EAST托卡马克极向场电源系统的关键设备之一——大功率直流快速晶闸管开关设计进行了详细介绍,如主电路方案设计、换流回路优化设计、保护电路设计、充电机设计等;从提高晶闸管开关运行可靠性(包括关断可靠性、开通可靠性、通态和断态可靠性等)的角度结合仿真分析了各设计要点的必要性,并提出了进一步改进的措施。调试与试验结果证明了上述设计与分析工作的正确性。

基于模块化多电平换流器的直流系统故障处理方案

大容量直流断路器技术及其工程应用尚不成熟,导致直流故障隔离成为柔性直流输、配电系统发展、应用的一大技术难点。双晶闸管法(double thyristor switch scheme,DTSS)由于投资成本、附加功率损耗、控制复杂性等方面的优势,在工程实际故障隔离中具有较大应用前景。文中在详细说明DTSS工作机理的基础上,提出一种DTSS的改进方案,并对改进方案的工作原理进行理论说明。该方法通过桥臂串联电阻的投入,克服了DTSS在隔离速度、保护死区以及交流侧过流等方面的不足,大大提高了故障隔离的效率、范围、速度。同时,通过理论分析确定串联电阻阻值的选值标准。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台,通过大量的仿真测试、比较,验证改进方案的可行性。

基于晶闸管的直流可控避雷器关键技术

电网换相换流器(LCC)与模块化多电平换流器(MMC)级联系统具备诸多独特优势,但其低压端模块化多电平换流器(MMC)由多个电压源换流器(VSC)换流器并联组成,当发生交流侧故障时会引起低压端直流母线过电压。为抑制MMC过电压问题,提出在直流母线侧安装直流可控避雷器。对交流侧故障时MMC过电压机理进行了理论分析,提出了直流可控避雷器拓扑结构。在深入分析直流可控避雷器不同运行方式的基础上,给出了直流可控避雷器的直流混合可控开关所需的极限电流耐受能力。为实现开关触发的快速性,提出在直流混合可控开关中采用串联晶闸管阀组方案。通过晶闸管Cauer计算模型仿真研究了极限电流下晶闸管阀组瞬态结温,验证了设计方案的合理性。基于某规划直流工程进行直流可控避雷器设计,并给出了主设备布置方案。基于PSCAD/EMTDC平台搭建了系统的仿真模型,验证了所提出的直流可控避雷器拓扑抑制系统MMC过电压的有效性。

基于直流电压维持法的TSC投切电路研究

针对传统TSC装置在无功需求快速波动时响应慢、补偿电容无法快速再次投入电网使用的问题,提出一种将有源器件与无源器件结合的无功补偿主电路以及“直流电压维持”控制方法。从分析传统电路局限性入手,逐步给出了该电路拓扑,并分析了工作原理及直流电压维持控制方法;通过建立仿真模型,将传统电路及该电路的投切过程进行对比分析,证明此电路能够维持补偿电容上的电压略小于系统电压,使补偿系统时刻处于“热备投”状态,为补偿电容再次快速投入创造条件。在电容切除后紧跟的一个系统周期内,补偿电容再次无冲击投入电网,为解决传统主电路投切的问题提供解决方案。

一种脉冲频率调制型稳压电路的研究

换器型稳压电源分为脉冲宽度调制(PWM)型和脉冲频率调制(PFM)型两种,前者在我国已有较多应用,后者应用尚少。笔者曾参与研制成功一种利用高频型快速晶闸管实现的PFM型直流稳压电源,已付诸实际使用。文中对其进行理论分析,以做便得出其设计方法。