大功率直流高压电源的变压器分布电容分析

高压大容量隔离变压器,原副边分布电容储能较大。对于速调管和中性束加速极负载,负载打火时这些能量的注入可能导致它们的损坏。在电源设计阶段需要对变压器分布电容进行分析,并尽量减少它们的储能。为此通过对EAST装置中100kV/100A高压电源系统的两种变压器结构模式,采用绕组分段的方式计算绕组间的分布电容和分布电容电压,推导出变压器内部分布电容储能算式。计算结果表明:分布电容储能是一个与时间无关的量;不同变压器结构,储能差异较大。根据这些计算结果,高压电源的变压器结构采用油浸式隔离变压器串联干式变压器的模式,大大降低了变压器内部的分布电容储能。     

PSM高压脉冲电源用多绕组变压器分布参数的分析

为保护PSM高压脉冲电源的大功率微波管、回旋管和离子源这类负载的安全,要求该电源系统在打火时注入负载的能量非常小,而保护时系统对负载的释能主要由滤波电容和系统分布参数提供。由于滤波电容的储能大小一定,因而多副边绕组变压器的分布参数,尤其是分布电容的大小对该系统的储能大小有极为重要的影响,为清楚了解这一影响,通过仿真分析得到分布电容电压与电源输出电压的对应关系以及系统储能大小与分布电容大小、输出电压的对应关系。根据系统所要求的储能大小确定分布电容的最大值,在此基础上研制了多副边绕组变压器并进行PSM单元的初步调试实验,测得了单元系统的分布电容大小。实验结果表明所研制的多副边绕组变压器的分布电容能够满足该系统的要求,整个系统的构建是合理可行的。     

一种基于超级电容的输电线路在线监测系统电源设计

所设计的系统使用电流互感器取电,利用超级电容的大容量储能和快速充放电特性,经储能超级电容和放电超级电容输出给监测系统供电.电源根据负载端电压变化,通过控制储能电容与放电电容的通断,利用储能电容为放电电容充电,最后通过放电电容对外供电.针对母线电流不稳定,过压保护部分特别设计了能量再利用电路.仿真分析表明互感器输出功率在临界点波动时电源输出稳定,并可满足GPRS/GSM装置传输数据时的功率需求.经样机实测,装置运行效果良好.     

基于超导脉冲变压器的脉冲电源剩余能量回收方法

针对基于高温超导脉冲变压器的电感储能脉冲电源,提出一种提前主动回收剩余能量的方法。该方法通过利用一个桥式电容转换电路吸收放电初始阶段的漏感能量,而在负载电流脉宽达到要求后,利用回收的漏感能量使二次侧电感电压极性改变,进而快速切断负载电流,并将剩余能量转移至一次侧电感中。仿真和实验结果表明:该方法可以快速切断负载电流和回收剩余能量,而且负载电流的切断时刻可控。实验结果和仿真结果反映的规律与理论分析基本一致,表明了该方法的有效性。     

新型电感储能型电磁炮脉冲电源拓扑

提出了一种用于电磁发射的电感储能型电磁炮脉冲电源拓扑。该拓扑中两储能电感充电时串联,放电时并联,以实现电流倍增。与meatgrinder电路相比,该电路两储能电感之间不需要磁耦合,具有设计简单灵活、容易制造的特点。为避免电感储能断路时断路开关出现过电压问题,用电容作为能量转换器件可实现开关的零电压断路。对该脉冲电源系统的工作原理进行了理论分析,搭建了小型实验系统,验证了该电源拓扑的可行性。以轨道炮为负载,对电感、电容参数对系统性能的影响进行了仿真分析,结果表明多个电源模块的并联运行能明显提高系统能量转换效率。     

储能系统辅助火电AGC调频工程评估与设计技术要点

对储能系统辅助火电AGC调频工程评估与设计技术要点进行了分析.在选择储能容量配比时,建议采用0.5 h放电时间的储能系统能量容量;电气接入方式为利用机组6 kV或10 kV高压厂用电源接入;系统充电运行时,原有保护设置不需要调整;计算短路电流时,需考虑最严重工况时储能系统额外提供的三相短路电流,并验证是否超过断路器的可...     

紧凑型脉冲电流源的研究

小型化是脉冲功率技术的关键问题之一,对脉冲电源小型化的研究,国外已开展大量工作,国内则处于起始阶段。为此基于高储能密度电容器、器件小型化和集成紧凑化方面的研究成果,研究了一套储能为500kJ的紧凑型脉冲电流源系统。该系统由10个50kJ可控制顺序触发放电的单模块组成,每个模块包括13kV/50kJ高储能密度金属化膜电容器、小型触发真空开关(TVS)、20μH的调波电感、高压续流二极管和30mΩ的吸能电阻,并通过电缆向近似短路负载输出脉冲电流,单模块输出电流最大值可达70kA。针对TVS导通瞬间可能在高压续流二极管上产生过电压导致二极管损坏的问题,设计了二极管的保护回路,提高了整个脉冲电流源系统的可靠性和安全性。最后通过精确控制10个单模块顺序放电,可输出电流峰值达数百kA的平顶波。     

小型化高压电源抗打火设计与实验

分析了某小型化高压电源负载打火短路的特点,设计了一种用于释放倍压电路电容中能量的抗打火电路来保护电源。实验中,对电路进行了反复优化：采用多个小电感串联解决空间布置和绝缘问题;采用阻尼电阻与电感串联的方法防止打火电流振荡并简化电路。测试结果表明：在一80kV输出电压情况下,打火电流上升沿约为10μs,打火电流最大值小于20A,在打火时能够有效保护电源并为电源启动过流保护提供时间。     

电感储能与充磁线圈的能量转换

为了提高电感储能的功率脉冲电源向充磁线圈负载放电的转换效率，从电感之间能量交换的原理入手，分析了影响系统转换效率的因素，推导了负载线圈电感的表达式；并据此给出了转换效率与负载线圈匝数之间的关系与特性曲线。研究结果为电感储能的充磁机负载匹配提供依据．     

串联电容器磁吹保护间隙的研制与运行

在采用串联电容器补偿的输电线路中,当线路发生短路故障时,故障电流流经串联电容器,在其两端会引起危险的过电压。通常设置保护回路与串联补偿电容器并联。目前采用的保护回路主要有两种类型:典型保护回路。其原理接线如图1所示。当串联电容器组 C 流过故障电流。其两端电压上升到保护间隙的击穿电压整定值(通常为 C 的额定工作电压2.5～3.5倍)时,保护间隙 P 动作,C 将通过限流电阻 R 放电。当电流互感器 CT中流过故障电流后,经继电保护装置,迅速合上并联断路器 B,则 P 被短接并灭弧。当线路短路故障被切除后,可通过 B 和分流电感 L,继续向受端输送电力。为使 C 重新投入运行,待 P 的绝缘强度恢复后,继电保护装置还能重新断开 B。这种回路的保护间隙可不采用自灭弧间隙。     

基于新型故障电弧模型的电弧能量特性分析

建筑物低压配电系统中频繁发生的电气火灾现象主要由故障电弧引起。电气火灾发生的频率和严重程度与故障电弧释放能量的大小密切相关。为此,分析了故障电弧引起的电路特征变化,根据该特征建立了能描述发生故障时电弧电路动态变化特征的新型故障电弧时变电阻模型,利用该模型计算了不同负载情况下故障电弧的电压、电流。在此基础上,分析了不同负载条件下故障电弧能量特性,并讨论了故障电弧的能量与负载有功功率、功率因数的关系。研究结果表明,负载有功功率越大、功率因数越小,故障电弧释放的能量越大,越容易引发电气火灾,需要重点进行故障电弧检测与防治。     

电气参数和机械参数对继电器直流电弧的影响

电气参数和机械参数是影响小型继电器直流电弧开断性能的主要因素。在实验中改变电源电压、负载条件、继电器分闸弹簧数量以及触头对数,测量继电器开断过程中直流电弧的电压电流波形,总结电弧燃弧时间和能量的规律。研究表明:电源电压升高极大地提高了电弧燃弧时间和能量;电源电压一定时,电弧的燃弧时间和能量随电流的上升而增长;电压等级较低时,继电器分断初速度对燃弧时间和电弧能量的影响不大,电压等级较高时,速度对燃弧时间和电弧能量影响较显著;双组触点分断负荷相对于单组触点的情形大大减少了电弧的燃弧时间和电弧能量,有利于减轻电弧对触头侵蚀。     

Analytical Method for Coordination of Surge Arresters with Current-Limiting Fuses

Many industrial power systems have lightning exposure, requiring surge (lightning) arresters; dry-type transformers, requiring low protective levels; and high available fault currents, making the use of current-limiting fuses desirable. On occasion, current-limiting fuse arc voltages have resulted in destruction of low characteristic arresters. A traditional guideline has been to select arrester types and ratings that will not spark over on current limiting fuse maximum arc voltage?an approach that may not be entirely viable for industrial systems. A step-by-step analytical approach to the selection of surge arresters for use with current-limiting fuses is presented. The method presumes arrester sparkover and is based on determination of system energy, fuse arc voltage and arrester back voltage characteristics, and arrester energy capability.     

电压电流能量信息融合的低压交流电弧故障检测

针对串联电弧故障检测判据选择难、阈值设置难的问题,本文在传统基于电流检测方法的基础上融合使用电压信息,提出了一种电压电流能量信息融合的交流电弧故障检测方法。以分析开关电源和非开关电源类负荷下的各自故障特征为基础,提出了利用电压半波总能量的开关电源类电弧故障直接判定方法,并融合使用电压电流特征能量波形相关性实现故障线路的选择;提出了基于敏感域电压电流最大瞬时特征能量相位匹配的适用于非开关电源类负荷下的故障检测方法,以特征能量相位信息构建判据,克服了传统检测方法的阈值设定困难问题。本文检测方法判据虽利用了负荷分类思想,但由于开关电源类负荷下的故障检测可利用电压半波总能量幅值实现故障直接判定,因此实际应用中无需辨识负荷类型。相较传统利用电流特征的检测方法,本文方法具有判据简单、易于阈值设定的优势。试验结果表明,本文方法可有效用于多种类型负荷的电弧故障检测,检测时间满足相关标准规定。     

用于电压波动研究的交流电弧炉电弧模型

电弧炉对供电系统造成的电能质量问题主要是引起供电系统电压波动。建立了用于电压波动研究的电弧模型,新模型是将确定性电弧模型与弧长变化规则相结合来模拟电弧炉负荷的非线性和随机性。其中确定性电弧模型以能量守恒定律为基础,用非线性微分方程描述电弧电导、电流和弧长之间的函数关系;电弧弧长变化规则是在理想弧长基础上叠加带通白噪声。在Simulink环境下,将新的电弧数学模型作为一个等效电压源接入电弧炉供电系统进行仿真。通过与现场实测数据进行对比,证明新模型可用于仿真研究电弧炉引起的供电系统电压波动问题。     

电弧炉电极调节器对电网电压波动影响的仿真研究

针对电弧炉电极调节器性能对电网电压波动的影响进行了仿真研究。利用Matlab/Simulink提供的基本模块库和电力系统专用模块库相结合,搭建交流电弧炉系统的仿真模型。整个仿真模型可分为两部分,即电弧炉主电路和电弧炉电极调节系统,两部分结合构成一个闭环系统。根据电弧炉的工作特点,在仿真时,考虑分别加入两种类型的弧长扰动,即短路扰动和低频正弦扰动。在每种扰动下,通过改变电极调节器的性能参数,研究电网电压的波动。仿真结果表明在电极调节器性能参数设计不合理的情况下,电网电压波动剧烈,在性能参数理想的情况下,电网电压的波动幅值会大大地减小。     

脉冲高压电源的控制与分析

为解决环流器二号(HL-2A)装置的脉冲高压电源输出在投入负载速调管时存在的电压跌落和前级电源在其它负荷发生变化时其输出电压也会变化的问题,利用MATLAB数字仿真试验后对该电源系统采用了PID反馈控制与前馈补偿策略。仿真与实际应用结果均表明,该控制策略能很好地满足该电源电压稳定性的要求。     

Smart detection technology of serial arc fault on low-voltage indoor power lines

This paper employs the discrete wavelet transform (DWT) and an artificial neural network to identify the occurrence of serial arc faults on indoor low voltage power lines. Electric arc faults on power lines must be detected in order to turn off the electric power sources before fire events occur. However, since the characteristics of line current waveforms during serial arc faults are complicated, smart detection technology is required to have high accurate recognition. The DWT is utilized to obtain the time-domain characteristics of line current waveforms, and the signal energy of some sub-bands is useful information to reflect the serial arc fault patterns. And then, a radial basis function neural network (RBFNN) is trained by using the data of signal energy obtained from DWT. After the training process, the RBFNN has excellent ability to identify the serial arc-fault conditions. At last, the accumulative RBFNN outputs of 30 power cycle line current data are used to certify the occurring of a serial arc fault on the line. This study also compares the results of detecting serial arc faults with a commercial arc-fault circuit interrupter (AFCI) to reveal the goodness of the purposed method.     

Nonlinear properties of voltage and current transfer ratios for electric arc furnaces

A method of arc voltage gradient calculation for an electric arc furnace (EAF) is presented. The arc voltage gradient is the basic characteristic in study and simulation of an automatic power control system of an EAF. This characteristic is a strongly nonlinear multifactorial function that depends on electrical parameters of a power supply system, thermal conditions, and processes of arc heat exchange in an EAF melting bath. The method of arc voltage gradient calculation considers the relation between the electric and thermal conditions of an EAF in order to describe feasible nonlinear properties and to improve expressions for voltage and current transfer ratios as nonlinear multifactorial functions in particular. An EAF is regarded as a subject of control. Multifactorial properties are defined by the parameters of an equivalent electrical circuit of a furnace and by variable conditions of arc heat exchange in a melting chamber during steel melting. The method is effective for overcoming the uncertainty of the arc length in simulation of an EAR power controller. The unstable behavior of the furnace at a high impedance was explained using the obtained functions of the arc current and the arc voltage for various electrodes and the arc length. The minimum allowed arc current was found. The automatic power controller becomes unstable and the arc is extinguished under this value.