轨道交通辅助电源谐振软开关变换器优化设计

针对国内轨道交通120 kW辅助电源系统输入DC 1 000～2 000 V,输出DC 700 V的实际应用需求,相比于传统的半桥零电流隔离型DC/DC拓扑结构,此设计采用基于1 700 V IGBT的双机Boost和LLC两级串入并出(ISOP)的主电路拓扑结构.单机Boost升压电路调节输入电压至恒定直流母线电压.LLC电路工作于固定谐振频率点作为直流隔离变压器(DCX),获得全功率范围最优的软开关性能和最小电力半导体器件应力,进一步给出详细的闭环控制系统的设计参数.最后实验验证了此设计方案的正确性.     

±800kV换流变压器用真空式有载分接开关关键技术研究

有载分接开关是高压直流输电系统中换流变压器重要的部件,维持系统运行中阀侧直流电压恒定不变,补偿电压波动;实现直流输电系统降压运行。在直流系统换相过程中会有较大的短路电流变化率(di/dt),增加了分接开关的切换负荷。分接开关的调压范围大、操作频繁,极性选择器动作产生特征气体。针对换流变压器用有载分接开关运行时的要求及现象,研制了±800k V直流换流变压器用真空式有载分接开关样机,由切换开关、带有极性选择器的分接选择器和电动机构组成。提出了切换开关双真空触头双电阻过渡原理,即串联双断口真空切换,主通断触头和过渡触头功能轮换,切换程序对称,过渡电路中4个真空触头切换任务一致。研制了更高绝缘等级的E级分接选择器。设计了真空化极性选择器,更有效地抑制极性选择器动作时产气。该分接开关具有灭弧能力强、过渡触头断口间的恢复电压低、切换开关油室温升低、整台分接开关电气寿命高等优点。该分接开关样机已顺利通过了型式试验的考核。     

高压直流继电器基本介绍及触点分析

高压直流继电器因独特的结构和灭弧系统,具备很强的短路分断能力和安全保护功能,广泛应用于新能源汽车和充电桩领域。结合X荧光光谱和能谱分析得出：所分析的DC 750 V、250 A高压直流继电器动、静触点属于同一种材料,触点材料的金相组织均匀,主要成分为Cu,剩余成分Te,含量约为0.3%。     

光MOS继电器在正负高压电源极性切换中的应用

光MOS继电器是一种新型的固体继电器。讨论了应用光MOS继电器的开关特性,实现高压电源输出极性的快速切换,从而设计可靠的双极性小功率高压电源。介绍了光MOS继电器的结构、工作原理和作为高压开关应用的选型原则,讨论了光MOS继电器用于高压极性切换开关的两种实现方法,给出了在单逆变电路架构中应用光MOS继电器实现双极性高压输出的完善的应用电路。最后应用光MOS继电器、SG3525控制器等元件设计了一款应用于离子迁移谱仪器的双极性高压电源。     

直流微电网独立与并网模式无缝切换控制策略

独立与并网工作模式无缝切换是直流微电网的重要研究问题。为了解决这一问题,本文提出了一种基于大电网电压检测和储能双向DC/DC(Direct Current/Direct Current,直流/直流)变换器多控制环调度的切换策略,该策略根据SRF-PLL(Synchronous Reference Frame-Phase Locked Loop,同步参考坐标系-锁相环)检测的交流电压对DC/DC控制环路进行调度,在不同的运行状态下启动不同的控制环路,调整储能双向DC/DC变换器的功率流向与控制对象,实现微电网运行模式的无缝切换。在建立SRF-PLL和双向DC/DC变换器的s域小信号模型并设计不同控制环路补偿器的基础上,搭建了直流微电网的仿真平台,实现了所提出的无缝切换控制策略。在搭建的仿真平台上对储能双向变流器不同能量流向条件下的模式切换进行了研究。仿真结果表明,本文提出的控制策略具有良好稳态和暂态性能,可以满足直流微电网独立与并网模式无缝切换的控制要求。     

基于耦合电感的高增益高效率独立光伏逆变器设计

采用DC/DC/AC两级变换结构,设计了一款基于耦合电感的高增益高效率离网型独立光伏逆变器。先将蓄电池电压经过DC/DC变换器升压为360V高压直流,然后再用DC/AC逆变为220V/50Hz的交流电。前级DC/DC电路在传统非隔离型Boost变换器基础上进行了创新设计,引入了耦合电感倍压单元技术,通过设置耦合电感的匝比,使功率开关管在较小占空比下,可以获得高电压增益比,减小功率开关损耗。实验结果表明,所设计的逆变器变换效率较高,可输出高质量正弦交流电。     

国际继电器市场新形势

近来受国际政治环境的影响,军用继电器有不断增长的趋势,新品也色彩纷呈,如TELEDYNE公司250系列二分之一尺寸晶体罩继电器,配有多种切换频率;而其FR75COTS1A60V直流固体继电器具有短路保护和光电隔离,具有抗噪声性能好和绝缘强度高等优点。军事应用中还有一个趋势是需求270V直流产品。目前正开发的军用F-35联合战机采用的正是270直流系统。泰科可提供一整套270V直流系列产品,目前正按合同为联合战机的高功率电子分布系统开发4种低成本270V直流功率继电器。另外,由于集成了传统继电器功能和电路保护功能,固体继电器在航空和国际市场的需求增长极快。[摘自《中国电力》2004,(2)]国际继电器市场新形势     

电力电子变压器用混合三电平双向DC/DC功率模块设计

高压隔离双向DC/DC变换器模块是电力电子变压器电压隔离和变换中的主要环节。为提升模块高压侧直流工作电压,减少模块级联数量,降低功率变换部分的占地尺寸和控制复杂度,采用混合三电平拓扑设计电力电子变压器功率模块。分析混合三电平双向DC/DC变换器的工作原理,对电路中的主要参数进行设计,并基于SiC功率器件完成了样机的设计,最后对样机进行了试验验证。试验结果表明,混合三电平双向DC/DC变换器工作特性与传统全桥双向DC/DC变换器一致,效率最高达到98.7%。三电平双向DC/DC变换器以较低成本和控制复杂度,提高了子模块高压侧直流工作电压,使电力电子变压器系统功率模块数量减半,有效降低了电力电子变压器的尺寸。     

串联式中高压光伏方阵及系统探索

探索一种串联式中高压光伏方阵及系统实现方法,目的是解决组件串联数量受光伏组件的耐压≤1000V所限的问题。为提高发电功率,目前光伏电站采用若干台的汇流设备将大量的光伏组串进行并联的方法,具有电缆应用数量多、传输电流大、配套设备多及损耗严重等缺点。本方案提出一种光伏发电系统串联式中高压方阵解决方案,利用光伏组串高压隔离功率调节模块具有的最大功率点跟踪MPPT、DC/DC、安全监控、高压隔离(隔离电压Uxmax)等特点,将若干光伏组串进行高压隔离,再通过组串之间再串联实现串联式高压光伏方阵,该方案摒弃汇流设备及升压变压器,可提高逆变、直流设备输入电压,减小传输电流,增大发电功率,降低传输损耗及设备故障率,同时满足不同功率光伏组串功率的再串联,实现光伏直流高压传输的目的。     

ISOP型直流变压器的谐振网络分析与设计

为实现低压器件在高压电能变换领域的应用,采用基于模块化ISOP(输入串联输出并联)拓扑的直流变压器技术方案,实现中压直流配电网和低压直流配电网之间电压等级变换和功率双向传输。直流变压器的子单元为全桥子模块拓扑结构,采用串联谐振软开关技术,半导体器件工作在ZVS(零电压开通)和近似ZCS(零电流关断)软开关工作状态,效率高,通过定频同步控制和合理的谐振参数设计,在负载动态变化时实现了输出电压稳定。设计并生产了一台500 kW,±10 kV/750 V直流变压器,试验验证了谐振网络理论分析和参数设计方法的正确性和可行性。     

基于单片机控制的42 V混合式汽车继电器

针对汽车电气系统的电压从现在的14 V升到42 V后,汽车继电器触头间电弧的能量增加,燃弧时间变长,以电磁式汽车继电器为本体,设计了一个以单片机为核心,电力电子器件为执行元件的无弧通断控制模块,建立并优化了时序逻辑模型.实验证明,该控制模块可实现42 V混合式汽车继电器的无弧通断功能,且具有实时检测、报警功能和高可靠性、智能化、便于优化的特点.     

世界主要直流继电器产品技术水平评述

本文调研、分析了当前世界直流继电器产品状况及其生产企业;按照继电器触头工作电压高低对继电器技术指标进行了分类评述,并按继电器技术水平对世界主要继电器生产企业进行了首次排序     

42V混合式汽车继电器时序模型的建立及优化

根据混合式继电器的基本原理,建立了42V混合式汽车继电器的时序逻辑模型。采用高频脉冲驱动方式使电力电子器件在继电器动态过程导通以减少发热。利用直流电器电磁机构动态过程中线圈电流的变化规律,优化了继电器的时序控制模型,在系统无弧通断电路的前提下,大大缩短了电力电子器件的工作时间,进一步减小发热,并通过实验验证。     

保护控制装置继电器回路抗干扰分析

电力系统保护控制装置中继电器线圈回路通常使用24 V电源供电,而CPU系统工作电源通常由5 V电源总线直接或间接供电,这导致装置开关电源设计复杂,需要进一步减少开关电源输出路数,简化电源设计,提高电源可靠性。为此提出取消开关电源中用于继电器回路的24 V电源输出,统一使用5 V电源,并用5 V线圈的继电器取代24 V线圈的继电器。分析了多个继电器同时动作对5 V电源系统的影响,试验证明其对整个5 V电源及CPU系统产生的影响很小,不会对系统正常运行产生影响。分析了在瞬变和浪涌干扰下,使用24 V线圈继电器时接点抖动的原因,以及使用5 V和24 V继电器时光耦短暂导通的原因。给出了抗干扰电容的放置位置、取值容量等电路改进措施。得出结论:在电力系统保护控制装置中使用5 V继电器和统一的5 V电源是可行的。     

保安母线电源自切回路的优化

针对华能上海石洞口第二发电厂的厂用系统 40 0 V保安母线电源自切控制回路 ,存在开关控制回路或开关辅助接点经常发生故障 ,若运行方式改变或开关在检修状态时 ,不能实现自动切换 ,以及无直流电源监视等缺陷 ,进行深入的分析并找出原因。根据实际运行情况加装了双位置继电器、位置选择开关和直流电源监视继电器 ,完善了保安母线电源的自切回路 ,提高了保安母线供电的可靠性     

直流混合开关电器技术的研究

提高直流开关电器可靠运行的一个重要措施是开关过程的无弧通断.采用直流开关电器与电力电子器件相结合方式,设计并实现了能够实现无弧通断的直流混合开关电器.提出的时序配合方法为直流混合开关电器的实现奠定了基础,为大功率直流混合开关电器的性能和可靠性的提高提供了有效的技术保障.由于实现了无弧通断,该开关电器具有高可靠性、长寿命、防爆、绿色环保等特点,适用于国防、电力系统、煤矿、铁路机车电器控制等多种应用场合.     

电压继电器电参数自动测试装置

以增强型89C51单片机为中央处理机的电压继电器电参数测试装置能够对多种交流电压继电器和直流电压继电器的动作电压、动作时间、触点接触电阻等电气参数进行测试,测试得到的数据可显示、打印、存储或通过CAN总线传递给上位机进行处理,并且该装置还具有人机对话、接线自检等功能。与国内同类装置相比,该装置性价比高,具有较好的实用性和应用价值。     

基于DSP实现双闭环控制的直流电源

通过对电力机车直流稳压电源的分析,阐明了开关电源设计的技术要求.选用智能功率模块IPM设计的电力机车110 V数字开关电源,利用DSP数字信号处理芯片TMS320F2812对电源控制系统进行实时处理,采用电压外环、电流内环的双闭环控制策略.设计了双闭环控制策略的软件,电流内环采用单神经元控制算法,给出了电压外环控制过程中PID参数的设置过程,以保证电压输出的稳定性和电压调节的速度.实验表明,电源运行稳定可靠,额定工况下电源转换效率达到94%,电压动态调节时间小于5 ms,输出误差小于±1%.     

汽车继电器无弧通断技术

在传统电磁式汽车继电器的基础上,设计了一个控制模块,控制模块的主体部分是高频全控型电力电子器件。将电力电子器件与继电器触头并联,将其控制电路与继电器励磁线圈并联,由电力电子器件承担继电器接通和分断瞬间的动态过程,继电器触头承担稳态过程,避免触头在继电器通断的动态过程受到电弧的侵蚀,实现汽车继电器无弧通断。电力电子器件的控制电路采用全电子元件,成本低,控制简单。实验验证了该技术的可行性。     

电动汽车接入的电力电子变压器模式切换策略*

围绕电动汽车接入的新型电力电子变压器拓扑,提出了一种可切换功率模块的工作模式平滑切换控制策略。根据预测的交流负荷功率数据确定工作在DC/DC、DC/AC模式的可切换功率模块数量,判断可切换功率模块需要切换工作模式后,按斜坡控制缓慢降低可切换功率模块输出功率直至0,随后进行工作模式切换。这种策略能够实现逆变器输出功率平滑变化,减小切换时刻负载电压电流的畸变和三相不平衡程度,防止振荡导致逆变器过电流,提高设备安全性和可靠性。通过PSCAD仿真证明了所提策略的正确性和有效性。