Modeling of low inductive busbar connections

The high power levels required by many power electronic applications well as the very low switching times encountered in new semiconductor devices have created a need for low wiring inductances. The busbar technology is an effective industrial way to reduce the interconnection inductance between (for instance) the feeding source and the converter. It consists of a stacking of several copper sheets, each separated from the other by a dielectric. The connections between these sheets and the different devices are made with screws. The authors present a way of modeling a busbar. Using a simulation tool, InCa, dedicated to inductance and resistance calculations, it is possible to obtain the L, R equivalent circuit of a busbar. Moreover, it allows the determination of the current density in any cross section of any busbar sheet. In order to validate the modeling, a chopper structure using this kind of connection has been realized and measurements have been made     

大功率风电变流器中的母排设计

针对风电变流器功率密度大、工作环境恶劣、满负荷运行时间长、功率波动大等特点,本文提出了大功率风电变流器直流侧母排设计原则及其结构设计要点。主要内容包括:减小母排电感、减小功率器件受力、母排防护等。最后对实际设计案例进行了剖析,进一步验证本文的主要观点。     

三电平变换器无感母排设计

为了抑制大功率三电平变换器关断过电压的产生,从减小连接线路杂散电感出发,对无感叠层母排结构合理设计.首先,根据三电平变换器的拓扑结构和工作原理,阐述产生尖峰电压的四种强迫换流回路.然后,基于电磁场理论,提出回路面积最小化的无感母排设计原则,并应用到三电平防爆变换器中.实验结果表明,所用无感母排设计方法合理,有效抑制器件关断过电压,提高系统工作可靠性.     

A simplified method of calculating busbar inductance and its application for stray resonance analysis in an inverter dc link

Sinusoidal PWM control is widely applied to power electronic converters. The carrier frequency of recent converter products is gradually being raised in order to decrease current harmonics as much as possible. However, in the dc filter circuits of large capacity converters, the capacitance of a unit capacitor is relatively large, and the busbars are relatively long. Therefore, the resonant frequency is lower than those of small capacity converters. Consequently, there is a concern that the carrier frequency will become close to the resonant frequency, which will cause trouble. On the other hand, it is often necessary to decrease the inductance of the loop circuit consisting of a switching device and its by‐pass circuit, in order to suppress the switching surge voltage. In both cases described above, it is important to be sure of the exact busbar inductance for reliable design. In this paper, a simplified method of calculating busbar inductance is proposed. This method is based on the partial inductance theory. In particular, the characteristics of a pair of busbars, and the use of the method are described. Finally, an application to stray resonance analysis in the dc filter circuit of a three level inverter is described in comparison with experimental data. From these results, we confirmed that the proposed method is usable to estimate busbar inductance quickly and accurately. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 126(3): 49–63, 1999     

750kV变电站3/2母线接线与倒闸操作方式优化

新疆超高压枢纽变电站750 kV母线3/2接线形式与传统母线接线形式有着重要的区别,其电气主接线形式对电网供电可靠性和电网经济性有着至关重要的影响。重点分析新疆电网750 kV母线3/2接线形式,同时结合生产实际情况,对3/2接线方式下的倒闸操作进行了优化,并对特殊运行方式下的倒闸操作提出了优化建议。     

城网110kV变电所设计思路

针对城网改造工作中,由于城市人口密集,土地资源紧张给市区变电所建设带来的困难,提出了“线路－变压器组接线”、“内桥接线”和“单母线接线”３种接线方式,使变电所接线简单化。中介绍了采用室内化、多层布置和综合利用多功能建筑等方法,在公园附近建设城市中心变电所的实践,解决了市区变电所建设的诸多难题,同时对该变所的无人值班综合自动化系统作了简单介绍。     

分布式母线保护及其应用

分析了母线保护的发展趋势,介绍了分布式母线保护的原理及特点。针对分布式母线保护具有简化接线,能满足变电站自动化要求的特点,提出了分布式母线保护将成为母线保护的主要发展方向。     

特高压交流变电站无功补偿装置直接接入500 kV母线方案研究

针对1 000 kV特高压交流变电站主变低压侧无功分组多、占地面积大带来的工程站址场地选择受限等问题,提出将无功补偿装置直接接入500 kV母线的设计方案。对无功补偿装置直接接入500 kV母线的各种接线方式进行了对比分析,调研了设备供货能力,研究了布置方案,进行了全寿命周期的对比分析。结果表明,该方案不仅可以起到提高单组电容器、电抗器容量,减少无功补偿设备占地面积的作用,还可降低能耗。     

三相矩形母线相电感的计算

以三相母线平均相电感的计算公式为基础,推导了三相矩形母线相电感的计算公式。该公式能计算具有分裂导线的三相矩形母线的平均相电感,计算实例说明了该公式的有效性和准确性,对解决各种类型母线的相电感工程计算问题具有参考价值。     

3/2接线电流互感器断线快速闭锁母差判据的研究

西北电网线路长,支路少,3/2接线系统实际投入运行的母线少,当电流互感器(current transformer,CT)断线和短路故障相继发生时间差在5 s内时,断线慢速闭锁差动判据由于5 s延时而不能闭锁CT断线而引起差动误动,针对该问题,分析了CT断线的典型特征,提出可以用差流上升、制动电流下降作为3/2断路器接线CT断线快速闭锁母线差动保护的判据、判据的3种情况及其实现。仿真验证表明,该判据在不影响差动保护快速性的同时,能有效地识别CT断线,进而闭锁母线差动保护,经多次静、动模试验验证,该判据能正确动作,可用于传统及数字化后的双母接线母线差动、变压器差动、发电机差动等电流差动保护。     

集中光伏电源接入对低压配电网电压的影响

以分布式光伏电源（PV）接入低压配电网后对线路电压产生影响为研究对象,理论分析PV接入配电网的电压损耗模型,提出一种功率分布函数法,并应用于电压损耗建模中。根据电压损耗模型,通过算例研究PV在不同接线方式、系统不同负荷运行方式下对低压配电网电压的影响,结果表明低压母线最大负荷运行方式电压损耗情况优于最小运行方式,PV专线接入配电网方式的电压损耗情况优于T接入接线方式,光伏有功功率接线位置距离台区母线越远,电压损耗问题越明显,这些为光伏电源接入配电网后的有效利用提供参考。     

电弧光保护系统配置方案探讨

作为中低压母线快速保护的电弧光保护系统在国内已经应用了几年,但还没有得到推广,从电弧光保护基本原理入手探讨了在各种主接线方式下电弧光保护系统的配置方案,力求用最小的成本和最简单的接线达到保护配电装置安全运行的最大要求,以期得到更广泛的应用。     

基于GPS的线路参数带电测量研究与实现

本文首先介绍了互阻抗线路参数带电测量的原理及数学模型，参数测量问题的参数估计方法，通过利用ＧＰＳ作为异地测量的同步信号和获得各条线路公共的电压参考这两个技术关键的实现，给出了按上述原理进行测量的按线图、电测量系统的硬件结构图和软件算法，最后给出了模拟试验结果，理论分析和实验结果均表明本方法的正确性和可行性。     

2007年国家电网公司继电保护装置运行情况

介绍了2007年国家电网公司继电保护装置的运行情况,包括220 kV及以上系统一次设备的运行及故障情况,220 kV及以上线路保护、变压器保护、母线保护和故障录波器、100 MW及以上发电机保护等的运行情况。统计结果表明,2007年除330 kV交流系统继电保护装置正确动作率有所下降外,其余各类继电保护装置的正确动作率均有所上升,为近5年来的最高水平。文章还分析了造成保护不正确动作的原因,指出保护回路接线设计不合理占主要责任,其次是设计部门、基建及其他方面(通信等部门)的责任。     

低感设计对变流器电容纹波电流影响分析与优化

在大功率变流器产品的设计应用过程中,因母排杂散电感的不匹配导致变流器模块支撑电容纹波电流有效值偏大,电容长期工作在超额状态以致损坏。针对上述问题,根据变流器模块不同母排结构建立相对应的数学模型,分析了支撑电容电流偏大的根本原因。通过试验的方法测量提取不同母排结构的杂散电感以指导后续母排的设计。根据理论分析提出了通过优化母排设计、改善控制算法来减小母线支撑电容纹波电流。最后,基于某一变流器平台,通过测量不同试验条件下电容电流纹波,对比分析试验数据以验证所提改进措施的有效性。     

压接式IGBT模块的动态特性测试平台设计及杂散参数提取

压接式IGBT模块具有散热性能好、杂散电感小、短路失效直通等特点,在柔性直流输电等大容量电力电子变换系统中具有极为重要的应用潜能。然而,目前学术界和工业界尚未很好地理解压接式IGBT模块的动态开关特性,严重制约了其推广应用。从压接式IGBT的封装结构和电气特性出发,基于双脉冲测试原理,设计并搭建压接式IGBT模块的动态开关特性测试平台。采用Ansoft Q3D软件对测试平台的杂散参数进行仿真,分析杂散参数的分布特征、影响与提取方法,并通过实验进行验证,揭示叠层母排技术与吸收电容对器件关断电压尖峰的抑制作用,低寄生电感总和验证了平台设计方案的合理性。     

并网变流器功率单元设计与直流载流需求研究

功率单元是变流器中的核心部件,随着变流器容量增大,功率单元需要模块化设计。本文结合业内产品总结了目前主流的模块化技术路线,比较了半桥功率单元和全桥功率单元的优缺点,并分析了功率单元设计中的关键技术。指出了模块直流母排电流非连续、不规则的特点,鉴于该电流对母排设计具有重要参考意义而目前相关研究文献匮乏的现状,本文开展理论推导,给出了直流母排载流需求的计算方法,并进行了仿真和实验验证。     

基于IGBT开关过程的变流器杂散电感分析方法

在IGBT关断的瞬态过程中,变流器杂散电感会使IGBT的集、射极之间产生较高的电压尖峰,从而造成较大的电磁干扰,甚至导致IGBT损坏。若能测量变流器杂散电感,则可在一定程度上预估该电压尖峰,并设计适当的缓冲电路。本文分析了IGBT开通和关断瞬态过程中各阶段的电压和电流,提出了一种优化的基于IGBT开关过程的大功率变流器杂散参数分析方法。通过双脉冲测试方法对西门康功率器件SKM400GAL176D的开关过程进行测试,获取其开通和关断瞬态过程曲线,利用前述方法计算出母排杂散电感。将计算结果与仿真软件提取结果、E4980A阻抗分析仪测试结果进行对比,验证了该方法的准确性与实用性。     

集成双向半导体功率模块矩阵式变频器及其自适应换流

长期以来,单晶片双向功率开关元件一直处于尚待开发状态,连同电流幅值的大幅度交变所引起的换流电路的困难和系统控制的复杂性,使矩阵式变流器的实验研究限制在很低的功率范围,低于1～3hp.这篇论文提出了一种新的3转1相模块式组合设计方法,和新的中到中高功率级的3合1集成双向半导体元件功率模块(IBPM).这种组合电路分区优化的主电路集成模块设计可减少交-交变频器换流电路的寄生高频电感,使主电路接线终端数最小化,并简化交流总线的结构和配线设计.自适应时序换流的优化设计进一步提高了变流器在高幅度交流负荷下的可靠换流能力.论文给出了该变频器输入输出均获得高于几百Hz基频的满意的实验控制和结果及其双向控制能力,并验证了它的优化设计方法.     

宁夏电网220 kV互感线路参数带电测量

简要介绍了互感线路参数带电测量理论和关键技术,详细介绍了采取外加零序电源和通过对带电运行线路采取单相断路器短时跳闸获取测量源这两种带电测量方法,并进行了宁夏电网２２０ｋＶ互感线路参数的现场带电测量实验。文中给出了试验电源的选取方法、具体的测量接线图、测量步骤、数据处理方法和测量结果。实测结果表明带电测量方法不但简单、测量精度高,而且完全能满足工程要求。