一种高压直流断路器的电路构成及其试验方法

介绍了交流断路器断口并接辅助振荡回路的方法,基于电流叠加产生过零的原理使交流断路器断口实现分断直流电流的功能,描述了高压直流断路器的结构、特点及电路关键参数的计算方法,并探讨了考核、验证高压直流断路器的直流电流开断能力的试验电路形式,提出了实现等效试验基于电容、电感储能形式的模拟直流电源的方案,分别给出了试验时序、仿真...     

限流电感式直流断路器开断时序设计与仿真

多端直流输电技术的发展对于构建直流输、配电网具有重要意义,而直流断路器将成为未来直流电网的核心设备之一。提出了一种带限流电感的直流断路器模型,通过建模计算和仿真分析得到故障电流的上升和衰减特性,在此基础上提出限流电感的计算方法和避雷器的选择原则,并设计开断时序控制方法。在10 kV直流配电网环境下进行仿真验证,结果认为该方法能够满足直流断路器快速、可靠切断故障电流的要求,对多种不同拓扑结构的直流断路器具有普遍适用意义,并展望了直流断路器的应用前景。     

带限流模式直流断路器在柔性直流输电系统中的应用

直流断路器的设计与研发是直流系统实际应用中的难点。对此,提出了一种具备故障限流模式的混合式直流断路器,该断路器具有正常运行、限流运行和故障隔离三种工作状态,通过三种状态之间的相互转换可实现正常工作时以低电抗方式运行、故障时进入限流状态以高电抗方式运行限制故障电流,最终隔离故障,可起到保护系统设备的作用,并对该断路器进行了闸组内的电压、电流应力分析。最后通过在PSCAD/EMTDC上搭建的仿真模型验证了该断路器的可行性和有效性。     

一种带缓冲支路的双向限流混合型直流断路器拓扑

直流线路发生短路故障时,故障电流上升速率极快且对断路器耗能支路冲击较大,对此在混合型直流断路器中引入一种缓冲支路和双向限流回路,形成一种带缓冲支路的双向限流混合型断路器,在电流正向或反向流通时均能快速清除直流线路故障,并有效抑制故障电流上升和减小故障电流对耗能支路的冲击。对断路器动作各阶段的电路进行理论分析,并在PSCAD平台搭建两端VSC-HVDC模型进行仿真验证,仿真结果表明提出的断路器能在快速清除故障的同时减小故障电流对耗能支路的冲击,有效限制故障电流的上升速率。     

基于模块化多电平换流器的高压直流系统直流侧故障限流技术研究

基于模块化多电平换流器的高压直流输电技术迅速发展,直流侧短路故障电流的限制与开断困难等问题已然成为研究热点.故障限流技术能够快速限制短路电流的峰值与上升率,为直流断路器的快速隔离提供有利条件.在现有混合式直流断路器基础上,提出2种快速限流的技术方案:新型直流故障限制器与直流断路器配合方案、结合限流电路的混合直流断路器方...     

基于逆变器直流电压模式波能装置并网接入方法

针对采用蓄电池提供直流母线电压难于满足波能装置装机容量不断增长需求的问题,提出基于逆变器直流电压模式的多液压发电机组并网接入方法。逆变器为液压发电机组直接提供直流母线电压,组建成波能装置无蓄电池组支撑的直流纳电网。建立了逆变器直流电压模式电路拓扑和直流电压外环控制回路。通过多液压发电机组波能装置基于逆变器直流电压模式仿真试验,验证了无蓄电池组波能装置并网接入方法的可行性。该研究成果已应用到500 kW“长山号”波能装置中,为大功率波能装置并网系统研究奠定了基础。     

1500V直流光伏发电系统中塑壳断路器的性能研究

随着光伏发电行业的迅猛发展,1500 V直流光伏发电系统开始广泛应用.塑壳断路器作为1500 V直流光伏发电系统中重要的元器件,需要适应更高的直流电压.通过试验,研究了高直流电压下塑壳断路器在绝缘性能和全电流范围内分断能力方面的表现,并对单断点塑壳断路器和双断点塑壳断路器的差异进行了对比.研究结果表明:由于双断点塑壳断...     

基于无直流储能元件小型直驱风力发电系统的一种新型PWM算法

为简化系统结构及减小变流器体积,采用一种新型小型直驱风力发电系统结构,系统发电机侧以电流源形式提供能量,且变流器直流环节无储能电感及电容。由于中间无直流储能环节,直流侧电流波动较大,如何在直流电流波动大的情况下保证并网电流波形正弦及对幅值的控制,是系统控制的关键及难点。通过分析该系统的运行特性,提出一种新型PWM算法,并基于此提出一种动态控制策略,搭建了系统仿真模型。仿真结果表明,应用所提出的PWM算法及控制策略,系统能够很好地实现对并网电流波形及幅值的控制。     

海上风电柔性直流输电变流器研究

简要分析海上风电柔性直流输电技术应用及变流器关键技术特点,设计基于柔性高压直流（HVDC）输电的风力发电机集中控制并网变流器主电路拓扑结构,基于电流峰值控制的三电平直流升压变换器双梯形波补偿方法,并利用滞环宽度可调的滞环比较器进行电流跟踪控制。仿真研究表明,该方法具有变流器功率管开关频率固定、减少开关应力及开关损耗、提高传输效率的特点,有助于减少开关器件电压应力和电抗器电流脉动值,提高系统运行的稳定性和可靠性。     

基于Crowbar的双馈风力发电机LVRT 仿真分析与实验研究

要保证双馈电机具有低电压穿越能力,关键是要限制转子过电流和直流母线过电压。提出了采用转子侧Crowbar保护电路和直流侧卸荷保护电路协调配合的保护方案。用转子侧保护电路来抑制转子过电流,直流侧卸荷保护电路来维持直流母线电压恒定。在此基础上用MATLAB/Simulink软件搭建了仿真模型,并从理论仿真和现场实验测试2个方面对该方法进行验证,仿真与实验结果表明,该方案可以提高DFIG低电压穿越能力。     

直流微网DC/DC变换器的虚拟直流电机控制策略研究

直流微网是小惯性系统,负荷频繁投切和新能源出力波动等因素都会影响母线电压的稳定。在直流微网系统中,往往通过储能单元维持系统功率平衡和母线电压稳定。针对储能端口双向DC/DC变换器,提出一种简化的虚拟直流电机控制方法,以增强系统的惯性和阻尼;建立虚拟直流电机控制的小信号模型,分析控制策略的稳定性和动态特性;对于动态响应初期母线电压的冲击性变化,提出输出电流前馈的小信号模型补偿方法,进一步平滑母线电压的动态过程;最后通过仿真分析验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

直流微电网系统的DC/DC变换器控制系统设计

全桥DC/DC变换器由于具有高功率密度、高效率、高变压比及电气隔离的特点,成为直流微电网系统中重要的电力电子接口。而移相全桥DC/DC变换器具有高阶时变非线性的特点,具体应用时较难建立其精确的数学模型,这影响了传统PID控制性能,因此设计了模糊自整定控制器。通过对峰值电流模式下变换器的小信号建模,在传统PI控制的基础上,给出了基于模糊理论的PI参数在线自整定方法。同时,利用Matlab仿真工具给出了模糊控制器的设计方法,并通过DSP对其进行软硬件实现。仿真和试验结果表明,模糊自整定控制与常规PI控制相比,提高了系统的抗扰动能力,改善了系统的动态性能,从而提高了整个微电网系统的可靠性。     

直流模块式光伏发电系统前级DC/DC变换研究

针对传统集中式光伏发电系统结构存在的问题,介绍了直流模块式光伏发电结构,并利用反激变换器作为直流模块式光伏发电系统的前级直流模块,采用变步长的滞环比较法实现光伏电池的最大功率跟踪控制,采用带有输入电压前馈控制的电压闭环控制策略实现直流母线的稳压控制。试验结果表明,该方案可行。     

双输入直流变换器的优化设计方法研究

提出一种综合考虑多种工作模式的双输入直流变换器的参数设计方法,使变换器获得最佳的工作性能.以双输入Buck直流变换器为例,给出了具体的设计过程,并给出了实验验证.     

直流微网中双向高变比DC/DC变换器阻抗特性分析

摘要： 在线安全稳定预警与辅助决策是智能电网调度中不可缺少的技术之一。从全网实时数据生成、安全稳定预警与辅助决策3个层面来研究在线安全稳定预警系统的功能构建与应用模式。利用在线实时态及时发现电网运行中的薄弱点和风险点,并给出相应的辅助控制策略;利用在线研究态进行预想方式和应急方式分析,制定相应的事故处理预案,以大幅提高电网安全运行水平,降低大范围停电风险。实例仿真结果表明：调控运行人员可以全方位、不间断、全周期地监视电网运行情况,有助于实现电网安全稳定运行的实时监控;有助于发现各种运行方式存在的问题,并且有针对性地提出改进或预防措施。     

直流节能灯

直流节能灯@黄国能     

一种适用于BESS的交错并联双向DC/DC变换器

针对现有电池储能系统(BESS)双向DC/DC变换器(BDC)电压增益低和开关器件电压应力高等特点,提出一种适用于BESS的两相交错并联BDC。该储能系统(ESS)能有效结合Z源网络和交错并联结构的优势特性。详细分析了该ESS的工作原理、Boost和Buck模式,并推导出2种工作模式下的电压变化比。同时对该ESS两相交错并联BDC的带逻辑判断单元的载波移相控制策略进行了详细介绍。在Matlab/Simulink中搭建仿真实验模型,验证了该ESS各工作模式下的主要工作波形。仿真实验结果表明该系统具有电压增益高、开关器件电压应力低和各相电感之间能实现自动均流等优点。     

一种适用于BESS的交错并联双向DC/DC变换器

针对现有电池储能系统(BESS)双向DC/DC变换器(BDC)电压增益低和开关器件电压应力高等特点,提出一种适用于BESS的两相交错并联BDC。该储能系统(ESS)能有效结合Z源网络和交错并联结构的优势特性。详细分析了该ESS的工作原理、Boost和Buck模式,并推导出2种工作模式下的电压变化比。同时对该ESS两相交错并联BDC的带逻辑判断单元的载波移相控制策略进行了详细介绍。在Matlab/Simulink中搭建仿真实验模型,验证了该ESS各工作模式下的主要工作波形。仿真实验结果表明该系统具有电压增益高、开关器件电压应力低和各相电感之间能实现自动均流等优点。     

应用于柔性直流输电网的光伏直流并网变流器研究

文章研究了光伏发电并入直流电网所需变流设备的拓扑型式,提出了适用的Boost全桥隔离升压拓扑方案,并详细分析了拓扑的工作模态。文章采用等效受控源法对系统进行了小信号动态建模,采用Bode图分析了控制方案的稳定性,研究了系统启动时对电容充电容易造成电感饱和进而损坏的问题,提出利用光伏系统对电容充电的方案,设计了分段阶梯充电的控制方法。最后搭建了10 kW的样机平台,对拓扑方案和控制策略进行了试验验证。文章对研究大容量新能源发电并入高压直流电网以及中、小功率交直流混合电网组网具有重要的参考价值。     

基于输出端谐振解耦的三端口直流变换器

针对三端口变换器的功率耦合问题,提出基于输出端谐振解耦的三端口变换器,通过在输出端全桥构造谐振腔来解除控制量对光伏端口和储能端口的功率耦合作用,将三端口变换器等效为2个输出并联的二端口变换器,并直接沿用二端口变换器系统的控制策略,使控制过程更加简单平滑,降低三端口变换器的控制环节设计难度。首先介绍变换器的拓扑结构,并分析电路的功率传输特性和变换器的控制稳定性;搭建输出功率500 W的实验样机,对拓扑结构和控制策略的有效性进行验证。