一种新型混合式断路器装置

将机械开关的静态特性和固态开关的快速性相结合研制了一种新型混合式断路器装置。该装置的动作机构由绝缘栅双极晶体管IGBT固态开关和机械断路器组成,采用新型的基于自然换流和IGBT软关断技术的混合式拓扑结构,IGBT由EXB 841提供驱动和保护。试验表明,该混合式断路器装置在分合闸过程中具有动作速度快,动作一致性高,限压限弧能力强等特点。装置的测控部分采用数字信号处理器DSP和复杂可编程逻辑器件CPLD相结合,提高了控制的实时性和灵活性。     

基于Profibus-DP的智能断路器多参数测控系统设计

针对Profibus-DP现场总线和智能断路器控制器技术要求,给出一种基于Profibus-DP现场总线的智能断路器多参数测控系统设计方案.阐述了信号采集电路、温度检测与实时时钟电路、Profibus-DP总线接口模块硬件和软件的设计方法,以及多参数测控软件的算法和设汁.该设计方法对智能断路器的数据采集和通信提供了一种有效的实现途径.     

基于逆阻型IGCT器件的固态式直流断路器设计及研制

直流系统是支撑高比例新能源接入与灵活高效用能的重要技术方向。固态式直流断路器(solidstateDC circuitbreaker,SSCB)具有开断速度极快、无电弧、寿命长等优点,在中低压直流系统的故障保护中得到广泛应用。随着电力电子器件的发展,固态式直流断路器的拓扑结构、工作性能也在不断进步。为此基于逆阻型集成门极换流晶闸管(intergated gate commutate thyristor,IGCT),提出了一种新型的固态式直流断路器结构及设计方法,通流支路采用逆阻IGCT反并联结构实现双向通流,缓冲支路采用金属氧化物避雷器(metal oxide varistor,MOV)-电容结构来抑制过电压,吸能支路采用MOV吸收系统能量。进一步地,给出了关键元器件的参数设计方法,并验证了有效性;设计了性能良好的重力热管散热器,单个模块散热功率可达700 W;提出了主被动结合的控保策略,提高断路器的保护性能。最后,研制了固态式直流断路器样机,可用于750 V以内的低压直流系统,额定通流可达2 kA,可在百微秒内开断10 kA故障电流,成本低、体积小、高可靠,具有良好的应用前景。     

基于DSP技术的新型微机线路保护装置

介绍了一种基于数字信号处理器(DSP)芯片的新型微机线路保护装置。该装置采用数字保护、测控一体化设计,可同时实现输电线路的保护、测控、操作等功能。硬件方面采用32位定点DSP芯片TMS320F2812为核心部件,系统由CPU模块、模拟量采集模块、开关量输入/输出模块、液晶显示模块、电源模块和通信接口等模块统一组成。软件方面采用DSP芯片的集成开发环境CCS开发。     

基于IPM的永磁机构同步控制器设计

以DSP为核心设计了一种基于智能功率模块(IPM)的永磁机构同步控制系统.阐述了IPM的控制策略、光耦隔离驱动、相关保护和作用,同时介绍了系统组成和断路器动作的策略,并给出了软硬件设计.该控制系统可减少开关操作的涌流、过电压等暂态过程,提高电能质量.     

新型混合式限流断路器设计及其可靠性分析

混合式限流断路器兼备了机械开关良好的静态特性和固态开关无弧快速分断的动态特性,是国际上断路器研究的新方向。文中提出了一种基于快速晶闸管的新型混合式限流断路器结构,并针对低压场合,开展了2kA/320V混合式限流断路器样机的设计研制工作。深入分析了限流断路器的关断可靠性,证明了关键参数设计的正确性,并对参数设计进行了优化。试验结果表明,自行研制的超高速斥力开关能够在接到分闸指令280μs时间内完成触头分离,将电流转移到由大功率快速晶闸管组成的固态开关电路上,该快速晶闸管开关电路可在最短53μs时间内实现对10kA短路电流的可靠分断。     

基于IGBT串联技术的10kV固态直流断路器研制

直流断路器作为未来基于电压源换流器的柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)系统组网的关键设备,可以在出现短路故障时快速切断故障电流并使故障部分退出运行,避免停运整个直流系统。提出了一种适用于柔性直流输电系统的固态直流断路器技术方案,建立了IGBT串联的固态直流断路器仿真模型,研究了IGBT栅极电阻、拖尾电流和门极电荷等差异对IGBT串联均压特性的影响。仿真结果表明,静态和动态均压电路可有效改善IGBT间的均压效果。最后搭建了10个IGBT串联的直流断路器样机及实验回路,并完成了直流母线电压10 kV、峰值电流5.1 k A的关断实验,验证了基于IGBT串联技术固态直流断路器方案的可行性。     

30kV阻尼交流振荡波测试系统用新型电力电子开关的研制

本文设计了一种适用于阻尼交流振荡波测试系统的高压半导体开关。此开关由两个开关模块和一个辅助供电系统组成,每个开关模块又由10个相同的开关单元串联组成。其中,每个开关单元又可分为三部分:IGBT芯片及其均压电路,IGBT门极驱动和隔离供电电源。单个开关模块单独工作时可耐受20kV直流电压;两个开关盘串联工作耐压可达40kV;开通时间小于250ns。通过一套新型松耦合式的反激电压变换器为每个开关模块单独供电,在精简空间的同时实现了多路输出之间的高电压隔离。最后,将其应用于30kV振荡波测试系统中,实验结果表明本开关具有优良的性能,可应用于30kV以下试品的振荡波测试中。     

三相模块级联型固态变压器均压/均功率控制策略研究

三相固态变压器是适用于智能电网的一种新型的智能电力电子设备,一般包括整流输入级、双有源桥DAB(dual active bridge)直流级和逆变输出级。为解决固态变压器在大功率传输和高输入交流电压工作条件下的高频功率开关管电压电流应力问题,一般采用多模块级联的拓扑结构,但这种拓扑给固态变压器带来了模块间的电压和功率不平衡问题和导致开关管过压过流及电网电流谐波增加等问题。为解决三相模块级联型固态变压器电压、功率的不平衡问题,提出一种新颖的控制策略。输入整流级采用一种基于共同占空比的三相dq0控制策略以保证输入交流电流三相对称,DAB级采用一种基于电压跟随的移相控制方法以实现模块间电压平衡,两级控制策略相配合以实现各模块间电压、功率平衡。仿真和实验均验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于IPM的三相无刷直流电动机控制系统的设计

以DSP为核心设计了一种基于智能功率模块（IPM）的无刷直流电动机控制系统。阐述了IPM的控制策略、光耦隔离驱动、相关保护和作用,同时介绍了系统组成和断路器动作的策略,并给出了软硬件设计。试验结果表明,该控制系统可减少开关操作的涌流、过电压等暂态过程,与现有的模拟控制电路相比结构简单。     

Research on applications of TVS and thyristor in a pulsed power supply system used for EMG

A compact pulsed power supply (PPS) system is important for the electromagnetic gun (EMG) system, which should supply high energy and large current. The paper presents the setup of compact PPS system based on high energy density capacitors. The PPS system includes ten 50 kJ modules, which can be triggered in sequence. Each module is composed of a capacitor (1000 μF/10 kV), a pulse shaping inductor (20 μH), a crowbar diodes with a crowbar resistor(30mΩ), as well as a main switch which can be a triggered vacuum switch?TVS? or thyristors. The peak value of the output current of each module is 70 kA. Characteristics of the TVS and thyristors are comparatively studied to determine their influence on the output current and energy. The requirements for the diode-stacks of the crowbar are fast-recovery, high voltage withstanding. A proper protection measure is used in order to protect the crowbar diodes from the damage of over-voltage when switch is fired. In the end, the overall discharge currents of the PPS triggered in sequence are presented.     

A novel dual-inductor based charge equalizer for traction battery cells of electric vehicles

The battery packs in EV (electric vehicle) applications are generally composed of lots of battery cells connected in a series or parallel way. Differences in battery cells may shorten the lifetime of the battery pack, and even worse, lead to fire or explosion. Cell balancing or charge equalization is an effective way to relief the problems caused by cell imbalance. A novel dual-inductor based charge equalizer is proposed with a detailed investigation by theoretical analysis, simulations and experiments. A balancing strategy based on periodical cell OCV (open circuit voltage) measurements is also developed to facilitate the implementation of the proposed equalizer. The charge equalizer is capable of transferring excess energy from an arbitrary battery cell to the battery module through a discharge bus realized with a switch array. With the assistance of a flying capacitor, the requirement on control synchronization of frequency switches can be lowered. The proposed charge equalizer is easy to be implemented in a BMS (battery management system), and the experimental results show an acceptable efficiency of 86% in the balancing of a battery module composed of 6 series-connected LiMnO₂ based cells.     

基于PIC16F887的垂直轴风电控制装置

针对风力发电机输出电压变化不定问题,设计一种基于PIC16F887的风力发电机电压控制装置。该装置的主电路包括:EMI滤波器滤波电路,二极管和RC组成的整流滤波电路,绝缘栅双极晶体管IGBT作为开关功率管的Zeta斩波电路,以及后续处理的电路。控制电路包括单片机、转速采集模块、电压采集模块、显示模块、驱动模块。该控制装置主要用于同轴型直驱式永磁风力发电机的电压控制,当风力大小变化时通过PIC16F887单片机生成PWM来改变IGBT的占空比,调节风力发电机的输出电压,使得电压保持某一特定值不变。     

矩阵变换器直接开关函数调制策略的研究

对矩阵变换器开关器件调制策略的研究，提出了基于直接开关函数调制策略实现矩阵变换器功率器件控制信号的原理；建立了输入侧滤波器的仿真模块，以改善矩阵变换器输入侧的电流波形；建立了离散化的开关函数仿真模块，以适用于数字仿真和工程试验；建立了开关信号发生仿真模块，以实现功率器件控制信号的输出；将各个仿真模块进行组合得到矩阵变换器的整个仿真模型。然后通过Matlab／Simulink软件仿真，给出了主要的仿真波形。仿真的结果表明该矩阵变换器采用直接开关函数的调制策略是切实可行的，该调制策略不仅使功率器件控制信号的方法具有清晰易懂、简单有效的优点，而且实现了矩阵变换器良好的输入输出电气特性。     

基于ZigBee技术的开关柜温度在线监测终端设计

设计了一种基于ZigBee无线技术`的开关柜发热点温度在线监测终端。无线测温终端由CPU模块、无线收发模块、温度采集模块以及电源模块组成。硬件设计上选择耐高温、可工作于低功耗模式下的元器件。软件设计上尽可能减少器件运行于工作模式时间和数据的发送频率,从而降低测温终端的功耗。测试及现场运行结果表明,具有安装方便、抗干扰性强、低功耗、可靠性高等优点,为开关柜内发热点温度的监测提供了便利。     

基于晶闸管的PSM模块CROWBAR控制研究

根据大型全超导托卡马克核聚变实验装置(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,简称EAST)中性束注入(Neutral Beam Injection,简称NBI)加速极高压电源的特点,设计了基于晶闸管的脉冲分级调制(Pulse StepModulation,简称PSM)模块CROWBAR控制方法,在系统打火等严重故障情况下及时撤除高压以保护系统设备和人员安全。与传统引燃管CROWBAR保护相比,NBI加速极电源系统在每个PSM模块上并联晶闸管作为快速旁路开关,在CROWBAR动作后通过串联快速直流熔断器迅速切断电网与负载的连接。测试实验表明CROWBAR运行可靠稳定,具备抗干扰和快速动作能力,能够满足EAST对NBI系统的运行要求。     

三相超快恢复二极管整流桥开关模块

采用混合集成技术,把由六个超快恢复二极管（FBED）芯片组成的三相整流桥和一个作为开关的晶闸管芯片混合集成在一个PPS外壳内,制成了“三相FRED整流桥开关模块”,它主要用于VVVF、SMPS、UPS、逆变焊机、伺服电机传动放大器等具有直流环节的变频器内。简要地介绍了这种模块的设计和制作特点、内部结构、应用领域及其主要技术参数。     

基于PXI总线的矩阵开关模块设计

针对现有通用性自动测试系统中矩阵开关体积大、性价比低、可靠性以及通用性差等问题,设计了一种基于PXI总线的继电器矩阵开关模块.该矩阵开关模块采用FPGA实现核心控制逻辑,采用Altera公司提供的基于SOPC Builder的IP核实现PXI总线接口逻辑,该设计不仅节省了电路板的面积,还省去了购买接口芯片的费用.利用NI公司的LabWindows/CVI虚拟仪器软件编写驱动程序以及仪器软面板设计,该设计不仅集成度高、人机界面友好,还使得调试方便.该矩阵开关已得以实现,具有占用空间小、成本低、通用性强等特点,可广泛应用于基于PXI总线的通用性自动测试系统中.     

基于ATmega16的小区路灯节能控制系统

为减少夜间小区路灯恒照度照明的耗电量,设计了基于单片机的小区路灯节能控制系统,该系统主要由AVR单片机ATmega16、环境亮度检测模块、红外感知模块、实时时钟模块、数码管显示模块、调光以及恒流输出模块等组成。系统通过环境亮度模块检测并自动控制路灯的开/关,夜间启用红外传感模块,根据红外检测的信号经单片机处理,再通过调光电路调节路灯的端电压,从而实现路灯控制系统的动态节能。此系统实际上模拟的小区路灯控制系统,如果应用到实际场景中存在一些由模拟到实际的转换问题,本系统在一定程度上实现了路灯的节能控制。且在节能的理念和设计可以为未来路灯节能的控制系统提供一定的借鉴意义。     

基于RTL8019AS芯片的人机界面以太网模块的设计

随着网络和嵌入式系统的发展,将以太网和嵌入式系统相结合,运用到工业控制中已经成为最新的研究动向.介绍了RTL8019AS芯片的主要特性和性能,以及在嵌入式人机界面HMI触摸屏中,由RTL8019AS所构成的网络模块在工业控制中与远程终端进行以太网数据传输的硬件和软件实现.此模块设计简单、成本低、实现方便,具有很好的实用价值和广阔的应用前景.