Vacuum Dielectric Recovery Characteristics of a Novel Current Limiting Circuit Breaker Base on Artificial Current Zero

为了保证新型强迫换流型真空直流限流断路器关断短路电流的可靠性，对该型断路器分断过程的真空介质恢复特性进行研究。设计了与断路器关断过程等效的介质恢复试验方案，通过等效试验结果和理论推演公式的拟合，得到了新型强迫换流型限流断路器真空灭弧室触头打开过程的动态介质强度恢复规律。研究结果表明：减小燃弧能量、提高触头运动速度可提高真空灭弧室介质的临界击穿电压；综合考虑燃弧时间与燃弧能量及触头开距的关系，随着燃弧时间的增加，真空灭弧室临界击穿电压先减小后增大。所得介质恢复规律可以作为新型断路器优化设计的参考依据。

基于相位差的轴向磁通无铁心电机早期轻微匝间短路故障诊断

针对轴向磁通定子无铁心电机早期匝间短路故障问题,提出一种基于零序分量和定子电流分量相位差的轴向磁通定子无铁心电机的早期匝间短路故障诊断和定位方法。首先,根据定子绕组电感极小的特点建立了匝间短路故障数学模型;其次,对故障前后的短路电流、相电流、零序分量等进行了傅里叶分析,通过零序电压基波幅值变化对匝间短路故障进行识别;最后,通过对比零序电压基波与定子三相电流初相位差来进行故障相定位。结果表明,匝间短路故障相的相电流基波初始相位与零序电压基波初相位差的绝对值近似180°,而健康相的相位差与180°相差较大。基于相位差可以实现轴向磁通无铁心电机早期匝间短路故障的诊断与定位,为永磁电机的匝间短路故障诊断提供了参考。

高压SF_(6)断路器电流零区测量研究综述

电流零区测量对标定评价断路器开断性能、改进断路器结构设计至关重要,设计一套高精度、便携、可靠、安全的零区测量系统一直是行业的追求,国内外研究者在测量方法和测量装置研制方面做了很多创新性工作。从高压断路器灭弧原理出发,梳理提出了零区测量的难点和关键点,综述了国内外研究者提出的测量方案及效果。综合考虑多维度产业需求,研制了一套便携性和动态特性好的零区测量系统,并在实际断路器产品试验中进行了验证。结果表明:该系统抗干扰性和重复性好,能够满足产品研发需求。结合零区测量系统研究及使用经验,提出了零区测量系统的未来展望,为后续交直流开关的研发提供参考。

基于自学习的LSTM网络短路电流零点预测方法

短路故障在首个大半波内快速选相开断对提升电力系统稳定性具有重要意义。为此,本文研究并提出了一种基于自学习的长短期记忆(LSTM)网络短路电流零点预测方法。构建了基于自学习优化训练的LSTM短路电流预测模型,并采用循环迭代法对短路电流波形及过零点进行预测;搭建了RTDS试验平台,验证了自学习LSTM网络对零点预测的准确性、快速性以及稳定性;讨论了不同短路故障电流的起始相角、谐波含量、信噪比、衰减直流分量时间常数等因素对自学习LSTM预测精度的影响;仿真与试验结果表明自学习LSTM网络对短路电流零点具有较好的预测能力,当采样时间为3 ms时,自学习LSTM首零点预测精度已与RLS算法采样时间5 ms时预测精度相当,为在首个大半波内实现相控开断提供了依据。

手跳线路分相断路器失灵时预防事故扩大的方法

现场出现了几起手跳分相断路器时一相或两相断路器失灵的情况,但目前的规范并未要求手跳断路器失灵时启动失灵保护,若由零序过流保护动作切除负荷电流,可能导致事故扩大。目前南网220 kV线路保护通过修改软件实现了三相不一致和单相运行三跳动作后远跳线路对侧,但国网以及南网有些地区的保护不具备软件升级条件,提出了将手跳继电器触点和断路器三相位置不一致状态触点串联后接入纵联电流差动保护的其他保护动作开入方法。该方法简单可靠,便于实施。

一种三通道三电平宽电压范围LLC谐振变换器

为解决传统LLC谐振变换器在光储系统等宽电压范围应用中存在整体效率低和开关频率范围宽等问题,提出一种三通道三电平宽电压范围LLC谐振变换器。该变换器具有双通道和三通道两种工作模式,通过组合不同模式下的增益实现宽输出电压范围。变换器能在全电压范围内实现软开关,工作于固定开关频率,具有参数与磁性元件设计简单等优点。详细分析变换器各种工作模式的原理与增益特性,并明确变换器实现ZVS的条件。最终基于GaN开关器件设计并搭建一台输入电压200 V、输出电压5~20 V、最大功率200 W的实验样机,验证所提拓扑的可行性与理论分析的正确性。

基于光伏充电的低压混合式断路器设计及仿真

直流断路器是实现直流系统电流故障清除和隔离的关键设备。基于人工过零点的直流断路器熄弧时刻具有不确定性,且换流电容需要更换辅助电源,降低断路器可靠性,增加维护成本。为此,在传统直流断路器基础上,提出了一种基于光伏充电的混合式直流断路器拓扑结构设计方案。该方案在断路器过零点未熄弧时闭锁IGBT开关,加速电弧熄灭,并设计光伏储能供电系统为换流电容预充电能,以保障断路器持续运行。同时对所提断路器的拓扑结构、开断时序、拓扑参数进行了设计,基于MATLAB/Simulink实验平台建立了150 V混合式直流断路器模型,讨论IGBT开关器件闭锁时刻及电阻电容二极管(resistance-capacitance diode,RCD)缓冲电路对断路器开断的影响。在此基础上,通过仿真实验分析了正常和短路工况下断路器开断过程,验证了所提方案的可行性。

一种40Mbps传输速率的光纤数据接口芯片设计

阐述设计的一种40Mbps光纤数据接口的芯片,传输速率是20Mbps光纤数据接口芯片的1.6倍,传输延时达到20ns,抖动时间稳定在0.04ns,占空比达到44.19%,信号传输能力稳定且输出信号不失真。在此基础上,将芯片和LED封装在一起,该芯片可以为LED稳定提供3.5~4mA的工作电流,降低整体功耗。该芯片适合数字光学数据链接和数字音频接口。

光栅MOEMS加速度计温度特性

由于硅微机械加速度计受温度影响,导致硅弹性模量和热膨胀系数发生变化,造成微光机电系统(MOEMS)加速度计标度因数漂移、测量稳定性下降等问题。首先,采用COMSOL软件对光栅MOEMS加速度计微机械结构部分进行了温度特性仿真,分析了硅弹性模量温度系数和热膨胀系数对光栅MOEMS加速度计微机械结构标度因数和零位的影响。其次,设计了温控精度达0.1℃的温度控制系统,并利用该系统对加速度计进行温度控制。最后,对光栅泰伯效应MOEMS加速度计温度特性展开测试,结果表明,加速度计的标度因数随温度升高而增大,零偏稳定性随温度的升高而降低,加速度计标度因数温度系数为0.30 V·g^(-1)·℃^(-1),零偏稳定性温度系数为-7.78μg/℃,其变化趋势与仿真结果一致。这为实现全温范围下高精度MOEMS加速度计奠定了基础。

防晃电装置电路的优化

对防晃电装置电路进行了优化,减少了因误操作等原因造成的风险,进一步保障电力系统稳定。

基于GaN的恒流型无线电能传输电路设计

为提升无线电能传输(WPT)系统的效率,利用氮化镓(GaN)器件比传统硅(Si)器件开关损耗低的优势,提出了基于GaN器件的LCL-LCC型感应耦合式电能传输(ICPT)系统与负载无关的恒流输出电路设计方法。首先对LCL-LCC补偿电路建立互感模型,推导出系统零相位角(ZPA)运行和与负载无关的恒流输出条件,提出了优化初级补偿电感的参数配置方法及设计流程。通过微调副边补偿电容值,逆变桥能实现零电压开关(ZVS)。最后,搭建实验平台验证理论电路设计的可行性。实验结果表明,对于不同负载,基于GaN器件的系统效率明显高于Si器件。

一种非隔离型软开关高增益准Z源DC-DC变换器

文中提出一种非隔离型软开关高增益准Z源DC-DC变换器。变换器具有输入电流连续、输入与输出供地、高电压增益以及开关器件应力小等优点。同时,变换器中所有开关管都工作在零电压开关(zero voltage switching,ZVS)条件下,所有二极管都工作在零电压零电流开关(zero-voltage zero-current switching,ZVZCS)条件下,可以减小开关管的开关损耗以及二极管的反向恢复损耗。通过引入三耦合绕组提高变换器电压增益,同时,有源钳位电路的加入减小了开关管两端的电压尖峰。较小感值的耦合电感相应的铜损小、体积小,进而提高了变换器的效率和功率密度。深入分析变换器的工作模态,推导变换器的电压增益以及元器件的电压、电流应力,进行稳态分析和参数设计。最后,搭建一台100 kHz、200 W、38~380 V的实验样机,变换器在额定功率的效率为96.13%,实验结果与理论分析相吻合,证明所提变换器的可行性。

单开关谐振脉冲电源的过电压抑制

单开关谐振电路只需使用一个开关即可产生高压脉冲,然而当开关在谐振电流为正关断时会产生关断过电压,使开关损坏。为解决该问题,可在开关两端并联RCD(Resistance-Capacitance-Diode)吸收电路或在变压器原边并联R-D(Resistance-Diode)续流支路。但在高压脉冲条件下,这两种过电压抑制电路在不同负载下的带载特性以及效果优劣不明确。文中对比分析了两种电路的过电压抑制机理、参数选择依据、过电压抑制效果和元器件功耗。结果表明,含R-D支路的电源开关过电压与漏感电流和支路电阻R成正比,若R较大,其过电压系数大于含RCD吸收电路的电源。若R较小,元器件功率损耗较大。在高压脉冲电源中,RCD吸收电路的电容不需要在开关导通时将电放完。由于漏感限制,谐振脉冲电路在短路时电流不会过大而烧毁开关。同时,在驱动容性介质阻挡放电时电流能够自动反向,可实现零电流关断。

整流电路对谐波及零序电流的影响研究

谐波电流是影响配电系统安全运行的主要因素之一。然而整流电路是主要的谐波源,不同的整流结构产生的谐波电流在大小和次数上均不相同,另外由于整流电路的电流具有脉动的特点,在三相四线系统中容易产生较大的零序电流。文章就三相四线系统针对三路单相整流电路、两路整流电路、单路整流电路及三相全桥整流电路进行仿真研究,结果表明三路单相整流电路在产生谐波电流的同时,还产生很大的零序电流;而三相全桥整流电路仅产生谐波电流,并不会产生零序电流。并于实际配电系统进行测试,实际测试结果与仿真结果一致。

高压SF_(6)断路器零区电弧等离子体调控数值实验研究

为分析高压SF_(6)断路器零区电弧等离子体调控数值,以Eindhoven微观电弧模型为研究对象,探讨不同条件下电弧特性参数的变化。分别针对不同温度、压力及粒子碰撞之间的不同对电弧等离子调控数值进行分析,结果显示随着气压的升高热导率的峰值相应地被推迟到温度较高的区域才出现,并且峰值变小。非平衡态时热导率的变化趋势与平衡态相同,且随着θ的增大,热导率降低。

MOS半桥驱动电路中的续流电容和零电压开关设计

阐述MOS半桥驱动电路的原理,分析死区时间和续流电容在MOS半桥驱动电路中的应用,探讨零电压开关技术的在MOS半桥驱动电路中的重要性、零电压开关技术在设计中的基本原则。

短路电流预测方法综述

随着用电负荷与新型电力系统容量的不断增大,短路保护如何与之适配的技术难题日渐突出。系统发生短路故障时,可对短路电流发展进行预测,并根据该规律制定最佳保护与控制方案,力求安全前提下,使得短路造成的停电范围、设施损害最小。因此,短路电流预测方法被广泛研究。首先对短路电流进行了数学分析,得出其主要特征与影响因素;其次,以不同短路电流预测应用场景为分类依据,将国内外主要相关贡献归纳为节点预测、零点预测和峰值预测共三种研究类型,并总结了各类型预测方法的优缺点;最后,对短路电流预测方法进一步的研究方向和趋势进行了展望。

高压断路器燃弧故障自动检测方法研究

燃弧故障呈现高频震荡衰减特性,导致传统方法难以精准检测高压断路器燃弧故障,基于此,研究高压断路器燃弧故障自动检测方法。提取高压断路器在燃弧故障时刻运行电流信号的波形、峰值、均方根值、裕度、峭度等时域特征参数,利用SVM训练和学习提取的时域特征,分类识别断路器的正常状态和燃弧故障状态,实现高压断路器燃弧故障的自动检测。结果表明,设计方法检测的数据和实际录波数据之间的最大偏差仅为1.46 A,检测结果可靠且准确。

某光伏电站35 kV同塔四回送出线路零序电流过大原因分析及改善措施

广西某光伏电站采用35 kV同塔四回架空线路送出,电站扩容并网后,多次发生零序过流跳闸事故,严重影响电站电能送出。笔者采用理论分析和数值仿真相结合的方法,分析零序过流跳闸的原因,并提出相序优化布置方案,采用数值仿真工具验证所提方案的有效性;分析同塔四回线路在n-1故障状态下存在的问题,提出避开零序过流保护误动的建议。结果表明:跳闸故障是由于同塔四回线路相序布置不当引起的;优化方案的实施可有效解决送出线路中零序过流问题,现场测量结果与仿真计算结果基本一致,验证所提优化方案的正确性和有效性。研究成果可为同塔多回线路零序过流问题的分析和处理提供借鉴。

基于零序电流突变量的配电线路带电回路识别

配电线路带电回路识别过程中,未对线路异常情况进行检查,导致识别效果存在误差,对此,研究基于零序电流突变量的配电线路带电回路识别。首先,分析配电网的等效电路结构,计算零序电流的数值和分布情况。然后,通过零序电流突变量计算,检测三相电流是否平衡,识别存在电流异常的线路和节点。最后,采用深度优先遍历算法进行带电回路的识别,并结合粒子群优化算法提升识别效率。实验结果表明:采用所提方法后,配电线路带电回路识别精度均高于90%;配电线路带电回路识别时间始终低于15s,说明所提方法能够更准确地识别出带电回路,提高计算效率。