高压直流输电光触发晶闸管反向恢复期保护的研究

高压直流输电晶闸管换流阀,不管是光触发晶闸管换流阀还是电触发晶闸管换流阀．其反向恢复期的保护功能都是一项极为重要的保护。电触发晶闸管和光触发晶闸管在实现这一保护的做法上有较大不同。文中介绍了目前常用的电触发晶闸管的反向恢复期保护方式．并着重对光触发晶闸管的反向恢复期保护进行了研究。     

基于TCAD的脉冲作用下晶闸管反向恢复特性仿真研究

研究暂态脉冲电压作用下高压晶闸管反向恢复特性对于换流阀参数设计、故障保护以及试验检测等方面具有重要意义。本文首先参照晶闸管实际结构,建立了晶闸管二维半导体仿真模型,基于载流子漂移扩散模型求解,仿真获得了晶闸管静态击穿特性和反向恢复电流特性,通过与实验结果进行对比,验证了仿真模型的有效性。在上述基础上,建立了半导体器件-电路仿真混合模型,仿真表明：反向恢复期间电压脉冲易导致晶闸管误触发,误触发电压随脉冲施加时刻后移而升高,并对比分析了正常导通和误触发导通时晶闸管内部电流密度变化的异同。     

HVDC晶闸管换流阀中晶闸管反向恢复期保护电路几个问题的探讨

三峡———常州高压直流输电的晶闸管换流阀中 ,每个晶闸管都有一块控制电子线路单元 (TCU) ,其功能为控制并检测该晶闸管。另外 ,还具备正向保护 (PF)和反向恢复期保护 (RP)性触发功能。笔者就反向恢复期保护电路中的几个问题进行探讨。     

脉冲电压作用下晶闸管反向恢复期损伤效应与机理分析EI北大核心CSCD

掌握晶闸管反向恢复期损伤机理对晶闸管保护设计和探索反向恢复过程相关机理具有重要意义。为研究高压晶闸管在反向恢复期内脉冲作用下的损伤机理,分别采用脉冲试验法、软件仿真法以及芯片失效分析法,对晶闸管进行了反向恢复期内脉冲损伤试验,建立晶闸管器件–电路模型,对反向恢复期内脉冲作用过程进行数值模拟,并通过芯片失效现象分析其失效机理。结果表明,正常门极触发导通和反向恢复期内二次导通均在晶闸管靠近门极处的阴极边缘形成初始导通通道,并通过载流子的扩散拓宽通道,其中后者的电流密度较大,且由于反向恢复期最后关闭区域存在残留的载流子,在这个区域能够形成替代通道;反向恢复期内由于晶闸管门极区域电流密度过大、电流上升率过高,门极附近一带容易烧毁,表明晶闸管反向恢复期脉冲损伤属于热致损伤。     

脉冲作用下晶闸管反向恢复性能退化研究

为了研究反向恢复期间重复脉冲电压下晶闸管反向恢复性能的变化规律,建立了脉冲电压下晶闸管反向恢复性能退化特性实验平台,实验研究了脉冲电压波形和脉冲施加时刻参数对晶闸管反向恢复过程的影响。结果表明,反向恢复期内经过2 500次脉冲电压冲击后,晶闸管反向恢复性能明显改变,主要表现有:反向恢复时间缩短,反向恢复电荷减少,恢复软度降低;脉冲电压幅度越大,脉冲延迟越短,脉冲电压对反向恢复性能的影响越大;晶闸管反向恢复性能参数的变化与载流子寿命的变化密切相关,即反向恢复期内在脉冲电压重复作用下,载流子复合率增加,其寿命缩短,导致晶闸管反向恢复性能退化。     

稳态电压加速应力下晶闸管特征参数退化规律及失效机理分析

晶闸管是换流阀的核心元件,在服役期间承受长期的电应力作用,一旦器件特性退化引发系统性失效,会严重影响换流阀甚至整个直流输电工程的安全运行.为研究晶闸管在稳态电压应力下的退化特性,该文设计并搭建了稳态电压应力加速实验平台及晶闸管特征参数测量系统.稳态电压加速应力为1.06倍晶闸管额定电压,选取反向恢复特性、通态电压、漏电...     

TSC高压晶闸管阀过电流失效机理

为满足晶闸管投切电容器(TSC)装置可靠性及其试验方法和试验等效机理研究的需要,重点研究了TSC装置的核心部件--高压晶闸管阀在过电流故障状态下的失效机理.首先介绍了TSC系统及其阀的结构以及过电流故障形成的原因和特征,并给出了过电流的数学方程和仿真波形.然后按照过电流故障的不同发展阶段对TSC阀的电流、电压和热等应力进行了解析分析.在上述基础上,结合器件的物理特性,对TSC阀各个元件在各种故障应力下的内部物理过程进行了分析.最终得到了TSC阀在过电流故障的不同发展阶段的失效模式和失效指标,从而揭示了TSC高压晶闸管阀的过电流失效机理.     

高压直流晶闸管阀故障电流下反向电压特性的分析

为分析高压直流晶闸管阀故障电流下的反向电压特性,采用电路拓扑模型分析法,建立了故障电流下反向分析的数学模型,并建立相应的试验模型对分析方法进行验证。对晶闸管结温、阻尼电阻电容参数、电流变化率和正向电流4个参数的影响进行了分析,并用数学模型进行仿真计算。分析结果表明:晶闸管结温、电流变化率和正向电流均可导致反向恢复电荷的改变,从而对反向恢复电压造成影响;阻尼电阻电容一定时,有唯一阻尼电阻使反向电压最小。结果验证了该仿真分析方法的可行性,且具有较高的精确度。     

晶闸管di/dt失效分析

分析了晶闸管通态电流临界上升率(di/dt)的承受能力和损坏机理;给出了防止晶闸管di/dt失效的措施.结合晶闸管在电力机车变流装置上的运行情况,分析了晶闸管di/dt损坏的原因.结果表明,晶闸管的损坏与所加门极触发脉冲的宽度和频率等有关.     

直流电缆雷电冲击电压安全裕度研究

高压直流电缆是柔性直流输电技术的关键装备,直流电缆的绝缘厚度设计以雷电冲击电压安全裕度为重要依据。为了获得直流电缆的安全裕度,文中提出了直流电缆雷电冲击电压安全裕度试验方法,建立了相应的试验回路,对冲击电压波形参数进行了计算、仿真和验证,获得了波前时间为1~5μs、半峰值时间为40~60μs的冲击电压波形;提出了直流电缆雷电冲击电压安全裕度的分析方法,计算了电缆绝缘的电场分布。研究表明,文中所提方法可以获得直流电缆的雷电冲击电压安全裕度,为高压直流电缆绝缘厚度设计提供了依据。     

大功率电压跌落发生器峰值冲击电流能力研究

IEC 61000-4-34/GB/T 17626.34对电压跌落发生器的峰值冲击电流能力作出了明确要求,只有峰值冲击电流能力达到要求,才能保障发生器对被测产品电压跌落测试结果的正确性。为了达成标准对峰值冲击电流能力的要求,通过分析发生器的工作机理,得出了影响峰值冲击电流能力的几个主要因素。按照分析结果制作了100 A三相大功率电压跌落发生器。电路仿真和实测结果表明,严格控制好几个主要影响因素后,能完全达成标准中对峰值冲击电流能力的要求。     

改进式晶闸管串联调压电容无功补偿装置的断态过电压仿真

改进式晶闸管串联调压电容无功补偿装置的晶闸管开关带电断开时,要承受危险的断态过电压,为保证装置的安全运行,阐述了晶闸管断开时过电压产生的原理及状态。对装置投入、换级以及故障等各种工况下断态过电压的大小进行了理论分析,用电磁暂态分析PSCAD/EMTDC软件对典型工况的断态过电压进行了仿真分析。采用氧化锌压敏电阻过压保护后,重新对严重故障时的断态过电压进行了仿真。结果表明,装置投入、换级等正常操作时,晶闸管开关断态过电压不高;但在装置故障时,会出现严重过电压,若过压保护动作后,断路器在0.1s内跳闸,压敏电阻通流容量不很大。     

振荡冲击及交流电压下绝缘子表面金属微粒放电特性研究

近年来由于绝缘子沿面放电引起的绝缘故障较为多见,冲击耐压及冲击下局部放电检测是绝缘考核和诊断的有效手段。文中采用IEC 60060-3推荐的振荡型雷电及操作冲击和工频交流电压,针对110 k V气体绝缘组合开关设备(GIS)真型绝缘子金属微粒缺陷模型进行了局部放电特性研究。在工频交流(AC)电压下,局部放电起始电压和闪络电压的差值小于2种振荡型冲击电压,其随气压增大而增加;在冲击电压下,局部放电大多发生在振荡周期的上升沿处,在电压波谷处会出现相反极性的局部放电脉冲;金属颗粒位置对放电量、放电重复率等影响较大。结论表明,相比于工频交流电压,GIS绝缘子表面金属颗粒缺陷在外施电压为振荡型冲击电压时易产生局部放电,说明了振荡型冲击电压局部放电检测具有较高缺陷检出能力。     

电除尘器高压高频电源关键参数优化设计

以微细粉尘的荷电捕集机理为依据,对高压高频电源的电压波形、电压额定值、闪络判断处理、自适应工作方式等关键参数进行优化设计,不但能有效提高电场击穿场强和微细粉尘的荷电量,而且具有较强的工况自适应能力。与单相SCR电源相比,其节能效率可高达72.7%,粉尘排放减少30%~80%,是现阶段电除尘器的主流配套高压电源。     

高压断路器新型电机操动机构的动态特性

研究一种高压断路器新型电机操动机构,设计分析永磁直线直流电机及其运动特性。根据40.5kV真空断路器机械特性的要求,设计了一台配有制动保持装置的电机操动机构。利用有限元方法建立电机操动机构的仿真模型,对永磁直线直流电机的基本特性和起动过程进行动态特性仿真,得到了电机运行时的电磁推力、电流、速度等曲线,并进行了分析。结果表明,电机操动机构能够提供足够的合分闸速度,满足真空断路器开断和关合的要求。     

中压电缆终端高频电热老化试验装置的研制及分析

中压电缆终端被广泛应用于柔性交流输电和作为逆变器和电机的连接中,这些电缆终端可能会遭受到高频谐波电压的冲击,从而导致其绝缘迅速失效.本文研制了模拟电网高频谐波电压和工频大电流的电热老化试验装置.首先,通过信号发生器和功率放大器产生低压大电流信号,再通过高频变压器升压获得高频高压;同时通过工频试验变压器产生工频高压,将工...     

高压电力计量系统故障分析与建模

提出了高压电力计量系统网络故障模型.首先,通过对不同负荷下计量系统电路参数的分析,得出网络阻抗与电流互感器一次侧短路之间的密切关系.其次,设计辅助电路用于检测阻抗的变化,从而导出故障检测模型.最后进行了仿真研究,以证明模型对故障检测的有效性.     

电压互感器二次回路异常引起发电机逆功率保护误动作的原因分析及解决方法

阐述了发电机逆功率保护的基本原理。指出当发电机电压互感器（TV）二次回路出现异常情况,由于输入到逆功率元件的电压、电流相位角发生变化,可能引起逆功率保护误动。分析了保护误动的原因,提出采用TV断线闭锁装置闭锁逆功率保护出口动作的方法予以解决。