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。     

HT-7U托卡马克高功率双向直流快速晶闸管开关的研制

针对HT-7U超导托卡马克极向场电源系统要求设计了一种新型高功率双向直流快速晶闸管开关，通过原理分析得到了可靠关断条件，给出了新型晶闸管开关的设计方案，并对方案进行了试验和仿真，结果均验证了原理分析和方案设计的正确性，且消除了强迫关断时过高的反向电压。     

高压直流输电晶闸管阀关断的电压应力分析

高压直流输电晶闸管阀关断产生的电压应力是其电气特性研究的重要内容之一。对关断电压应力分析的原有电路模型作了改进,拓展了模型适用范围,推导出晶闸管阀关断电压应力分析的拉普拉斯解析方程,并对晶闸管阀换相关断的电压应力作了较为全面深入的分析,得到各种运行条件和各类电路参数变化时关断电压应力的变化情况,总结出了其中的关键因素。从计算和仿真结果来看,分析方法是可行的,并具有较高的精确度。     

直流快速开关换流分析

介绍了超导托卡马克装置中失超保护开关--直流快速开关的工作原理,并通过理论和实验分析了其在换流过程中的规律.为超导磁体失超保护开关及电感储能脉冲电源电路的开关选择和电流换流回路参数的确定提供依据.     

特高压直流工程换流阀用晶闸管实际运行工况关断时间研究

为保证直流工程控制保护系统试验中换相失败判断的准确性,需模拟换流阀实际运行工况下晶闸管关断特性应力,从而获取实际直流工程中晶闸管最小关断时间。该文以±1100k V/5500A昌吉-古泉特高压直流工程为研究对象,分析实际工程晶闸管阀关断过程应力,基于LC谐振和冲击电压复合的等效测试方法,建立了晶闸管关断特性测试平台;通过工程控保联调试验,获取几种易引发换相失败故障的晶闸管阀电压、电流应力,并则算出单级晶闸管应力,在真实物理平台开展测试。测试结果表明,晶闸管在极端运行工况下,最小关断时间为385μs (7°)左右,准确修正了RTDS仿真模型中阀最小关断角度,支撑了直流工程控制保护系统联调试验的顺利进行,为直流工程现场调试奠定了技术基础。     

“西电所”为直流输变电工程换流阀用高电压大功率晶闸管实现国产化作贡献

西安电力电子技术研究所原隶属于机械工业部，是我国唯一从事电力电子技术研究和产品开发、生产的专业研究与科技型企业。在电力电子技术领域，已有近40年的历史，在我国电力半导体器件的设计与制造中占有重要地位。目前国内一些主要的器件制造工艺大部分源于我所，是我国第一只普通整流管、普通晶闸管、双向晶闸管、快速晶闸管的诞生地。国家电力电子产品质量监督检验中心、中国电器工业协会电力电子专业协会、中国电工技术学会电力电子学会、全国电力电子学标准化技术委员会等秘书机构均设在该所。     

锡盟—泰州±800kV/6250A特高压直流输电换流阀优化设计及型式试验

锡盟-泰州直流输电工程是世界上首个将±800 kV直流输电容量由8 000 MW提升到10 000 MW,额定电流提升至6 250 A直流输电工程。介绍了该工程泰州站6 250 A换流阀组件主要技术参数,并重点介绍6 250 A换流阀电抗器通流的优化设计,阻尼回路优化设计,光纤冗余触发系统优化设计,组件水路优化设计。优化后的±800 kV/6 250 A换流阀通过型式试验,满足工程应用要求。     

基于电力电子复合开关的限流式混合直流断路器参数设计

研究了基于电力电子复合开关的限流式混合直流断路器。采用电力电子复合开关,以降低高压混合式直流断路器的电力电子功率器件串联数量;采用特殊设计的限流电路,在故障发生时抑制短路电流的上升速率,并可在线路断开后自行释放能量,避免感应过电压的产生。同时,对限流式混合直流断路器的参数设计原则及复合开关的配置方法进行了详细的推导,并对其正确性进行仿真验证。仿真结果证明,采用文中所述方法进行限流式混合直流断路器的设计,不仅可以在直流电路发生短路故障时有效限制短路电流上升率,降低短路电流开断难度,还可以显著减少器件串联数量,从而达到降低装置体积与成本的目的。     

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。     

船舶直流电网短路限流装置的设计与分析

针对现有断路器极限分断能力不能满足船舶直流电网短路保护要求的问题,制订了一种新型的基于固态限流器的船舶直流电力系统区域保护方案,给出了限流器拓扑结构;分析得到了其数学解析模型,并说明了工作的物理过程;推导出限流器的最大电容电压、主回路最大电流与电路各参数之间的关系,提供了限流器各器件选型的理论依据.基于此,研制出了新型小功率直流短路电网限流装置实验样机,并完成了以蓄电池组作为电源的电网突然短路限流实验.实验结果证明了所设计的限流器关键参数计算的正确性,且该限流器动作快速、准确,能有效地抑制短路电流,控制方法简便,具有良好的工程应用前景.     

电气设备电磁参数的灵敏度分析与自动设计

提出了电气设备电磁参数的灵敏度计算公式。在一次有限元网格剖分的基础上,通过 场有限元计算,同时获得电磁参数和它对设备尺寸的灵敏度,克服了基于差商计算灵敏度导致多次有限元网格生成和有限元计算的缺点,极大地降低了计算量。将该公式应用于电磁参数的自动设计,以便计算目标函数对设备尺寸的梯度。应用该公式对光纤电压互感器的分析比和壳式电力变压器的阻抗压进行灵敏度分析和自动设计,取得了满意结果。