SRM容错型功率变换器设计与控制

针对功率变换器在整个开关磁阻电机(SRM)驱动系统(SRD)中容易发生故障的问题,此处提出了一种新型的基于三相四桥臂容错型功率变换器,使电机在开关管开路和短路故障下也能全功率运行。首先,为了便于分析所处工作模态,根据电感位置曲线将转子位置划分为6个位置区域,并对其中的两个位置区域的工作模态进行讨论分析;其次,针对所提功率变换器,提出相应的实时故障诊断策略和重构容错拓扑的控制方法;最后通过搭建的仿真模型和实验样机验证了所提功率变换器的可行性和容错能力。     

基于新型开关表的五相永磁同步电机容错直接转矩控制

针对五相永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)开路故障导致转矩脉动大的问题,提出一种基于新型开关表的容错直接转矩控制(direct torque control,DTC)策略。首先,修正定子磁链以保持开路故障前后定子磁链矢量在两相静止坐标系中具有相同的圆形轨迹。其次,根据故障情况下电压矢量特点,设计新型开关表,确保该开关表同时适用于正常和开路故障情况的DTC运行。该容错DTC策略不但抑制正常和故障情况下的三次电流谐波,避免故障后控制系统的重构,而且抑制开路故障导致的转矩脉动,实现PMSM在开路故障情况下的平稳运行。仿真和实验结果验证所提容错DTC策略的有效性。     

基于解耦调制方式的共直流母线开绕组永磁电机容错控制

为了实现共直流母线开绕组系统中发生逆变器桥臂开路故障时的容错运行,同时提高容错模式下的电压利用率,根据开绕组拓扑结构的冗余性,提出一种基于中间六边形调制的共直流母线开绕组容错拓扑结构,有效提高了容错运行能力。在此基础上,通过解耦调制的引入,建立2种新型容错拓扑结构与相应的解耦角度的内在联系,提出统一的容错调制策略,在满足不同故障类型容错运行需求的同时,提高了容错运行时的直流电压利用率,拓宽了电机系统调速范围。通过构建共直流母线开绕组系统实验平台,对所提出的共直流母线开绕组电机驱动系统容错控制策略进行实验研究。理论分析和实验验证了所提策略的有效性。     

双余度永磁容错电机开路故障补救策略研究

对于安全要求高的电力驱动系统,其电机应具有容错性能,即故障存在的情况下系统仍能正常工作。文章对采用了冗余设计的双余度永磁容错电机进行研究,提出了一种基于电流控制的开路故障补救策略。补救策略旨在当电机发生一相或多相开路故障时,能够产生同正常运行时相同的输出转矩,同时产生最小的转矩脉动和铜耗。经仿真证实,该故障补救策略可以完成预定的功能。     

H桥驱动下的单绕组无轴承薄片电机功率系统故障分析及容错控制

针对由H桥驱动的单绕组无轴承薄片电机因功率系统开关管发生故障导致电机无法正常运行的问题,以六相单绕组无轴承薄片电机为例,分析了开关管发生开路和短路故障时H桥的工作模态以及故障对系统造成的影响。在故障分析的基础上,对电机短路电流数学模型进行了推导,提出统一的故障容错控制方法。该方法通过非故障相电流重构,补偿功率模块故障对系统造成的影响,提供电机稳定运行所需悬浮力与转矩。通过有限元分析,验证了短路电流模型的正确性及故障容错方法的有效性。以1相和2相绕组功率开关管发生开路或短路故障为例,在一台原理样机上实验验证了理论分析与仿真结论。     

T型三电平逆变器开路故障容错控制研究

以T型三电平逆变器为对象,对其发生开路故障进行了分析,从空间矢量脉宽调制(SVPWM)的冗余矢量及拓扑重构两方面研究了容错控制策略,并提出了一种针对三功率器件开路的容错策略。仿真和实验结果验证了所提及的容错策略可行,提高了系统的可靠性。     

新型模块化多电平变流器容错运行策略

为了解决模块化多电平变流器(MMC)在部分子模块故障时,因系统处于不对称运行状态而造成输出电流畸变、电容电压纹波较大、直流电流波动过大等问题,提高系统容错运行能力,本文提出了一种新型MMC容错运行策略,针对不同范围的调制比,对调制波进行相应调整。同时在载波移相调制基础上,提出一种利用当前关断模块替换故障模块导通的调制策略,并给出相应的优化方法,来增大桥臂正常模块平均导通时间,维持桥臂能量不变,减小桥臂间的不对称性。在MATLAB/Simulink上进行了仿真和实验验证。结果表明,本文提出的容错运行策略能够改善MMC故障运行时的输出波形,减小畸变率,提高了MMC的故障穿越能力,有利于MMC系统的稳定可靠运行。     

直线游标永磁电机的开绕组容错控制

直线游标永磁(LVPM)电机是一种新型的初级永磁型直线电机,适合于长行程应用领域。在分析了该电机的结构特点和工作原理的基础上,推导并建立了电机的数学模型。针对LVPM电机开绕组驱动系统开关器件故障,提出一种改进空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)容错重构控制策略,将容错后空间电压利用率提高到正常状态时的75%。该容错策略是通过切断电机端口和故障开关管之间的连接,将电机端口连接至电源中点,通过剩余的开关管对电压矢量进行重构,并利用容错后的空间电压矢量进行SVPWM控制。仿真结果验证了该容错控制策略能够实现LVPM电机开关器件发生故障时的容错运行。     

双绕组永磁容错电机驱动的垂直提升系统研究

针对现有容错电机驱动系统的不足,提出一种针对直升机绞车用双绕组永磁容错电机驱动的垂直提升系统,具有可靠性高、功率密度高、提升索降工况双向控制等优点。设计了容错提升系统的系统拓扑结构和双绕组永磁容错电机结构。分析了系统的工作原理,并分别对系统的提升工况和索降工况进行了数学模型的建立。为提高系统的缺相运行特性,提出了基于转速、电流、电压双向控制(电动制动)的热备份余度容错控制策略,以及开路故障诊断与余度通信策略。通过系统试验平台的搭建,对双绕组永磁容错电机驱动的垂直提升系统分别进行了提升工况正常态、绕组开路故障态和索降工况正常态、绕组开路故障态的试验验证。试验结果表明,当系统无论是工作在提升工况,还是索降工况,其发生绕组开路故障时,系统的输出性能仍可保持不变,实现了系统开路故障容错,证明了容错提升系统结构设计的合理性及容错控制策略的正确性。     

基于三相四桥臂变换器的开关磁阻电机系统开路故障容错控制研究EI北大核心CSCD

功率变换器故障是影响开关磁阻电机系统运行的主要问题之一,电机系统长期运行故障状态下可能会对整个系统造成不可逆的损伤。为此,该文提出一种适用于三相开关磁阻电机的容错控制策略,保证电机系统在开关管开路故障下可以容错运行。在健康状态下,开关磁阻电机系统为两相励磁运行模式,保证绕组利用率。在开关管开路故障时,使用第四桥臂在故障相上产生反向电流,开关磁阻电机系统调整为单相励磁模式,解决开关管开路故障时输出转矩缺相的问题。所提方法在使用较少冗余开关的基础上,提高了开关磁阻电机系统在开路障条件下的容错能力。仿真和实验结果验证了所提容错控制方法的有效性。     

接地异常引起的设备故障分析处理

以一起变电站接地异常引起的设备故障为例,分析了造成设备故障的原因,提出下一步急需对所有变电站接地网开展普测和开挖检查工作,对锈蚀严重、接地电阻超标的立即进行接地网改造等针对性防范措施,有效避免因接地异常引起设备损坏事件的重复发生。     

应用电弧特性的单端线路故障定距算法

线路故障定距一直是电力系统重要而难于解决的课题。针对传统单端故障定距算法信息量不足的缺陷,文章提出了一种利用故障电弧特性的单端故障定距算法。该算法仅利用线路一端的电压、电流采样值,且不受故障点位置、故障发生时电源相位等的影响。数值仿真试验和模拟试验的结果表明该算法有较高的准确度。     

金属氧化物避雷器故障类型比较研究及事故分析

通过分析研究常见的各类金属氧化物避雷器故障事故,全面系统地总结了不同故障类型的特点以及故障检测步骤。以一起±800 k V直流换流站避雷器故障为研究对象,还原故障经过,通过保护动作分析和现场试验,确定了故障位置;根据解体检查分析,结合避雷器故障特点,发现故障是由于避雷器积污严重引起阀片劣化,造成电阻片缺陷、沿面绝缘不良。避雷器在承受电压时产生局部过热引起热崩溃,造成避雷器内部击穿。通过研究污秽引起避雷器劣化的机理,提出了防污措施,经过实际工程验证,所提出的措施可有效改善积污情况。     

新型接地故障指示器的设计

通过对中性点不接地配电网结构的分析,提出了可以利用线路零序电流幅值的大小进行故障区段指示。通过对相电流采集模块、零序电流合成模块以及各自模块的电源供给部分的详细介绍,设计了一种基于零序电流的新型接地故障指示器,并利用ATP-MATLAB仿真软件进行了仿真分析。     

故障树分析法在故障预测中的应用

用故障树方法对油断路器系统进行故障分析,能够清晰发现对顶事件发生影响最大的因素,为农网故障提前预测和故障预防工作提供指导,给大型复杂系统的故障诊断提供了一种有力的工具,在工程上有广泛的应用前景。     

一种暂态分量故障测距方案

超高压线路故障产生的周期性高频暂态分量在频域上表现为一系列谐波形式,在分析暂态频率特征的基础上,提出了一种基于暂态分量的单端故障测距方案,并分析了电源侧和故障点反射系数对测距结果的影响,针对实际应用中存在的若干问题给出了相应的对策。该方案计算简单,不受故障时刻、运行方式等因素的影响,ATP仿真和M atlab分析验证了该方案有效性。     

基于回路直流电阻测量的输电线路单相接地故障离线故障定位

首先基于线路绝缘电阻测量进行故障检测和诊断——识别故障类型和故障相,然后针对发生率最高的单相接地故障,提出基于回路直流电阻测量的离线故障定位方法.定位前先对线路直流电阻和大地回路电阻进行测量,随后考虑接地电阻影响,分别利用故障相构建两回独立电压方程组,通过求解方程组计算故障距离.基于PSCAD/EMTDC搭建仿真模型进...     

基于故障录波数据的变电站故障分析系统

利用故障录波与保护信息,通过信息收集、筛选、融合,提取出能够直接反映事故特征的关键信息呈现给变电站运行值班人员,运行人员依据信息可进行事故分析;将故障和非故障设备关键信息进行综合,便于事故分析和处理;将变电站事故的初判信息按照其重要程度进行筛减和分类,将最重要的信息第一时间传送给调度中心,调度人员可以及时获得直观、有价值的信息,对电网的运行作出快速合理地调整,为电网的安全控制提供有效手段.     

适用于发展性故障的故障分量提取算法

提出了适用于发展性故障的故障分量提取算法。该算法首先计算发展性故障发生前保护安装处的故障分量,再根据发展性故障发生前保护安装处的电流和获取的故障分量求得非故障状态网络中的支路电流;发生发展性故障后,利用保护安装处的全电流减去求得的支路电流得到发展性故障后的故障分量电流。该算法不受电网参数波动和负荷变化的影响。在IEEE 9节点系统模型基础上,BPA仿真验证了算法的正确性。     

基于故障电流信息综合分析的分布式单相接地故障测距方法

在分析输电线路故障电流特性的基础上,提出利用不同检测点故障电流零序分量之间的偏离度和故障电流行波的第一个波头能量综合判断故障区间的方法,分析了检测点在不同的安装位置时其检测到故障行波及其反射、折射波的对应关系,并提出分布式单相接地故障测距系统故障所需检测点的数量及安装位置的要求,最终根据故障区间,选择对应的测距方程,从而得到故障点位置.仿真实验表明此分布式故障测距方法测距精度较高.