IGCT三电平变流器故障识别及状态监测方法

针对以IGCT为核心的中压三电平变流器短路故障保护以及运行过程中主回路器件参数变化监测的问题,提出一种同时实现IGCT三电平变流器故障识别及主回路运行状态监测方法。通过硬件电路检测其电感后端的电压波形并结合器件开关状态来预判是否发生短路故障,筛选电压波形数据中峰值电压与峰值电压时间作为特征值,推导主回路电气参数与峰值电压、峰值电压时间关系,形成对应数据训练神经网络权重构建数值拟合观测器,将实时采样波形数据输入数值拟合观测器在线辨识变流器主回路参数,实现当器件因虚焊、老化、发热等异常原因导致参数变化时予以报警提示。

一种IGCT三电平变流器极限功率试验方法

提出一种可以评估大容量IGCT三电平变流器极限功率输出能力的测试方法。基于同步对称PWM调制及温度估计模型进行IGCT三电平变流器功率实验,可测试不同负载功率因数下、可逆运行下的设备容量,实现对功率器件温升的准确评估。该方法采用PWM脉宽实时调节的方式改变负载电感两端电压差,相比于一般同步调制方法直接改变查表角度或查表电压的方式,进一步减小了电流纹波,使测试电流更贴近实际情况。

高压直流输电换流阀晶闸管级单元综合测试系统设计与实现

晶闸管换流阀是高压直流输电系统的核心设备,该设备运行状态直接影响了直流输电系统的运行可靠性。因此,在直流输电工程投运前及设备检修期间,电网设备运维单位有必要对换流阀晶闸管级单元进行例行测试。由于直流输电系统中晶闸管级单元数量庞大且晶闸管试验项目繁多,采用分离试验的方式,工作量巨大,因此设计并实现针对换流阀晶闸管级单元的综合测试系统具有重要工程价值。对晶闸管级单元的工作原理进行分析,结合IEC60700-1标准,提出换流阀晶闸管级单元的试验内容、原理及方法,并将开发的测试系统应用于±800 k V特高压直流输电工程换流站的晶闸管换流阀试验,测试结果证明该测试系统设计合理,满足工程应用需求。

大功率IGCT高压变流器的研究

通过对大功率集成门极换向晶闸管(IGCT)高压变流器的结构、控制系统、保护系统的研究,设计出一套7.5 MVA的基于集成门极换向晶闸管的高压三电平中点箝位(NPC)变流器.通过对几种常见的三电平NPC变流器的拓扑结构进行研究,选取了采用分散的缓冲吸收电路的结构方式.控制系统采用基于VME总线的VMIC核心系统,利用信号数字处理(DSP)控制板生成三电平电压空间矢量PWM调制脉冲.保护系统可以对变流器运行中的过压、过流等各种故障采取快速有效的保护措施.在变流器系统的性能试验中,最大直流母线电压达到5000 V,最大输出电流达到2500 A.试验结果表明,该变流器达到了7.5 MVA的设计要求.

TCSC的基本控制与过压保护数字仿真

结合伊—冯输电系统 ,给出可控串联补偿 ( TCSC)基本控制和保护方法数字仿真的初步结果。其中包括内层驱动方式和中层阻抗控制方式的比较。在此基础上讨论了在短路故障时 ,TCSC过电压保护控制方式对过电压保护水平和金属氧化物限压器 ( MOV)

高压变频器PLC监测保护系统的功能设计和实现

在工业应用中对高压大容量变频调速装置的需求越来越迫切,开发直接高压变频器,是一种技术含 量高,开发难度大的高新技术。介绍了三电平IGCT直接高压变频器的工作原理和典型系统配置,总结了高压变 频器的起动、停止和旁路等运行逻辑和联锁逻辑;设计了高压变频器的可编程序控制器(PLC)监测保护系统,阐 述了系统的设计思想和实现过程中涉及的几个典型技术关键及其解决办法。系统设计具有一定的通用性,希望 能够对高压变频器的设计、研制和使用提供参考。

用于STATCOM中的改进RCD吸收电路

基于传统的 RCD吸收电路 ,提出了一种改进的 RCD电路。该电路结构简单 ,现在已被新开发的± 50 0 kvar STATCOM所采用。现场试验结果表明它能有效限制三电平逆变器中 GTO的过电压 ,并在

基于IGCT的20MV·A NPC/H桥变流器研究

研究了基于IGCT的20 MV·A NPC/H桥大功率变流器,并已成功应用于大型轴流式空气压缩机领域。变流器采用基于IGCT的模块化结构设计,分析了模块的理论换流过程,用于指导功率器件选型与功率模块的结构设计。自主设计的功率模块可以有效减小杂散电感,保证IGCT工作的可靠性。研究了基于VME总线的集成化控制系统,实现了大功率同步电机的矢量控制。实验结果表明,该变流器系统达到设计要求,具有良好的性能。

IGCT变频器在矿井提升机调速系统中的应用

着重介绍了IGCT大功率三电平变频器在煤矿主井提升调速系统中的应用,分析了提升机电控系统中运用IGCT三电平逆变器的工作原理。IGCT变频器可以做到大功率、高电压,使提升机电控系统可靠性更高,输入、输出的功率因数为1,减少了电网的谐波污染,使提升效率明显高于同类型设备,能耗大幅度下降。

基于IGCT三电平多相同步电动机调速系统的电枢反应

多相同步电动机的电压矢量、电流矢量及其相关参数众多,使得多相同步电动机的调速控制比普通三相电机的控制复杂得多。本文对自主研制的基于IGCT(集成门极换相晶闸管)的1MW、十二相三电平同步电动机调速系统进行了试验研究,分析了调速系统采用电流滞环控制方式下产生的电压和电流波形;并采用二维有限元法计算了电机运行时的电磁场,研究了多相电机电枢反应对电机磁场、相反电动势的影响。试验验证了理论分析的正确。

埋栅型电力静电感应晶闸管的I-V特性反向转折机理(英文)

研究了静电感应晶闸管的反向转折特性.当工作在正向阻断态的阳极电压增大到某一临界值时,静电感应晶闸管的I-V曲线呈现出反向转折特性,甚至转向导通态.在综合考虑了工作机理、双注入效应、空间电荷效应、沟道中的电子-空穴等离子体和载流子寿命变化的基础上分析了静电感应晶闸管的反向转折特性.首次给出了反向转折机理的理论解释,并给出了估算转折电压和电流的数学表达式,在常用工艺参数范围内,计算结果和实验测量值基本一致.

TCU结构换流阀组件中晶闸管级例行试验方法研究

换流阀是高压直流输电(HVDC)系统的核心装备之一,其性能直接影响整个系统的可靠性和稳定性。晶闸管级单元是高压直流换流阀中的最小单元,在直流输电工程投运前以及设备检修期间,需要对每一个阀组件晶闸管级单元进行例行试验,工作量巨大。目前没有针对TCU结构晶闸管级单元的具体例行试验方案,系统地建立一套TCU结构晶闸管级的试验方法,为换流阀的可靠运行和检修,提高必要保障和技术支持显得尤为重要。文中在分析晶闸管级单元电气原理及失效模式的基础上,结合IEC 60700-1—2008,提出了针对TCU结构晶闸管级单元的试验项目、方法,并将该例行试验方法投入实际工程中应用,通过试验验证了文中研究方法的合理性和正确性。

直流输电换流阀晶闸管级阻抗测试系统设计

为了满足高压直流输电换流阀晶闸管级阻尼回路阻抗现场测试的需要,基于STM32F4ZGT6控制器的高精度参考电阻自动切换技术,提出了一种晶闸管级阻抗快速检测方法,并设计了测试系统的高频正弦信号产生模块、高精度基准电阻选择切换模块、电压信号调理采集模块和STM32控制模块.将晶闸管级阻抗测试系统应用于特高压换流阀晶闸管级的阻抗检测与结果判定.结果表明,阻抗测量误差小于5%,满足现场工程应用需求.

七电平电流源型换流器无源逆变试验与分析

普通晶闸管换流阀无关断电流的能力,需要借助电网电压完成换相,不适用于没有交流电网的无源逆变电路。为了将晶闸管换流阀应用于柔性交直流电网,以并联十二脉动晶闸管换流器为前级,以七电平直流电流分配单元为后级构成级联型电流源逆变器。七电平直流电流分配单元不仅实现了对直流母线电流的动态平均分配,而且形成了周期性的直流电流过零点,为十二脉动晶闸管换流器提供零电流换相条件,从而实现晶闸管换流阀的强迫换相。实现强迫换相的晶闸管换流阀外特性相当于全控型逆阻器件,因此换流器可实现无源逆变。在对电路拓扑、调制方法进行详细分析的基础上,设计了额定功率为0.5 MW的七电平柔性直流换流器试验装置,以三相电阻为负载,进行了无源逆变试验。试验结果验证了大电流工况下,晶闸管换流阀与多电平直流电流分配单元协同作用实现晶闸管换流阀受控关断的可行性和可靠性。

基于IGCT的大功率五电平中点钳位/H桥变流器

将三电平中点钳位(NPC)交直交变流技术和H桥级联技术相结合的五电平NPC/H桥变流器可以实现更高等级的输出电压和容量。该文研究基于集成门极换向晶闸管(IGCT)的大功率五电平NPC/H桥变流器的主电路拓扑结构,并采用模块化结构设计方式减少了杂散参数。在变流器输出中低频时采用一种改进型载波层叠正弦脉宽调制(IPD-SPWM)方法,并提出一种解决低调制度时最小脉宽问题的方法。在变频器输出高频时采用特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方法来减小输出电压的总谐波畸变率(THD),并给出计算的开关角度轨迹。实验结果验证了该文研制的变流器所采用的拓扑结构设计和调制方法的可行性,表明变流器达到了设计要求,具有良好的性能。

直流输电系统换流阀转折二极管动作原因分析

对LTT阀BOD动作的原因进行了分析,并结合直流系统调试、运行过程中出现BOD动作后所采取的处理措施案例,给出了在后续运维中的预控建议。

直流输电换流阀晶闸管级阻尼与均压元件快速检测方法

换流阀是直流输电的核心设备,需要定期对其晶闸管级阻尼与均压元件参数进行测量检测。由于换流阀的晶闸管数量众多,传统的检测方法效率低且存在一定安全隐患。文中提出了一种新的检测方法,可以在晶闸管级阻尼与均压元件不解开接线的情况下,在晶闸管级两端施加不同频率的电压信号,生成电路网络方程组,采用加权最小二乘法求解元件参数值。所提方法应用于3种技术路线换流阀的晶闸管级阻尼与均压元件参数的快速检测。仿真和现场实测结果验证了所提检测方法简单、高效且准确度高,能够满足工程应用要求。

基于集成门极换流晶闸管的中压三电平逆变器的驱动脉冲优化设计及复杂可编程逻辑器件实现

基于IGCT的中压三电平逆变器正被广泛地应用于工业领域。在这些逆变器中,IGCT的PWM驱动脉冲信号在进入门极单元之前需要进行处理,以确保驱动脉冲的死区时间和最小脉宽等设置。该文以MVA三电平逆变器为实例,根据开关器件特性、电路参数和控制要求,给出该逆变器驱动脉冲优化设计过程,包括关键参数计算和实现流程。该文采用双CPLD(复杂可编程逻辑器件)的方式给出驱动脉冲优化的实现流程,并为故障处理提供快速通道。文中给出了CPLD实现的仿真和实验结果,结果表明该驱动脉冲优化设计和实现是逆变器安全可靠工作的有力保证。

基于FPGA的换流阀晶闸管级触发导通测试设备设计与实现

基于FPGA高速、可编程的特点,设计了用于触发晶闸管导通的测试设备。利用Verilog语言编写了程序,并在Xilinx公司提供的ISE 8.x开发软件上实现了软件仿真,在开发板上经过验证,证明了该方法符合设计初衷,达到设计要求,同时介绍了晶闸管级测试电路原理及测试过程。

IGCT器件NPC三电平变流器直流限流方法比较分析

集成门极换流晶闸管(IGCT)比GTO和HV-IGBT有更多的优势,被广泛应用于中压大功率传动系统中。在分析了中点钳位三电平逆变器拓扑结构和IGCT结构的基础上,讨论了IGCT逆变器缓冲电路的特点。以仿真的手段对比2种缓冲电路,对缓冲电路的不足提出了解决方案。