直流入侵对变压器励磁特性的影响分析

直流输电系统单极运行情况下,直流通过变压器接地中性点交流系统,造成交流系统变压器直流偏磁.直流偏磁是变压器的非正常工作状态,在直流偏磁条件下,准确获得变压器铁心的磁性能并建立变压器暂态模型是分析偏磁问题的关键.利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了变压器偏磁的暂态模型,仿真分析了偏磁条件下变压器的励磁特性.结果表明:随着直流量的增大,励磁电流畸变程度增大,变压器产生的谐波增多.     

直流输电系统对交流变压器影响的研究

直流输电由于其具有输送容量大、损耗小、不受系统稳定性限制等特点,在我国得到越来越广泛应用.但是,交、直流混合输电系统会在交流变压器中性点产生直流电流,造成变压器绕组直流偏磁影响变压器和整个系统的正常运行,并对不同结构变压器产生影响的程度也不尽相同,因此,必须对变压器中性点直流电流进行有效的检测和抑制.就直流输电系统产生后交,直流系统中交流变压器中性点直流电流的相关问题,进行了理论分析,希望对变压器的运行维护有所帮助.     

基于高频链直流变压器的柔性中压直流配电系统分析

为了克服柔性中压直流配电网工频方案中变压器体积大、重量大、噪音大、控制不够灵活等问题,提出一种基于高频链直流变压器的柔性中压直流配电系统。该系统中直流配电母线不仅包括中压直流母线,还包括低压直流母线;中低压直流母线之间通过直流变压器进行连接;低压直流母线用于接入各类分布式电源。该系统中高频链直流变压器的使用不仅实现了不同电压等级直流母线间的电压变换、能量管理,还可以有效提高系统功率密度。介绍了中压柔性直流配电系统架构,给出了高频链直流变压器以及其它典型换流器的设计和分析,并对直流配电系统的工作模式和控制器进行了设计。最后,搭建了仿真平台,验证了系统的有效性。     

直流输电接地极电流对不同结构变压器影响研究

利用PSCAD/EMTDC软件建立系统模型,仿真了直流接地极电流对组式、三相三柱式和三相五柱式等不同结构变压器的影响.仿真结果表明:组式变压器由于具有独立的磁通回路,磁阻小,受直流偏磁影响最大;三相三柱式变压器铁芯中无直流通道,磁阻大,受直流偏磁影响较小;而三相五柱式变压器虽有磁回路,但铁芯面积比单相变压器小,受直流偏磁影响介于前二者之间.     

中低压直流配电系统:关键装备阻抗建模与稳定性分析

中低压直流母线电压稳定是中低压直流配电系统稳定的关键指标.针对由多绕组变压器隔离型变换器与输入串联输出并联的多模块Boost+LLC型直流变压器组成的中低压直流配电系统,为分析其小信号阻抗稳定性,建立柔性变换器、直流变压器和Buck变换器的小信号模型,推导中压和低压直流端口阻抗表达式.采用阻抗分析法分析了表征级联系统稳定性的参数,以伯德图和奈奎斯特曲线为依据,分析了电路参数和控制参数对系统阻抗特性和级联系统稳定性的影响.分析结果表明,增加柔性变换器电压控制环参数和直流变压器电流控制环参数,可提高中压直流级联系统的稳定性.增加直流变压器电压控制环参数,可提高低压直流级联系统的稳定性.最后在MATLAB/Simulink平台中搭建系统仿真模型,验证了所推小信号阻抗模型的正确性.     

高压直流输电中谐波对换流变压器差动保护的影响

由于高压直流输电系统特有的优点,使高压直流输电系统得到越来越广泛的应用.但高压直流输电系统具有其本身的特点,使得换流变压器与普通电力变压器在构造上有一些不同,高压直流输电系统中换流器是非线性元件,产生大量谐波,谐波对换流变压器保护动作有影响,再加上直流控制系统对故障的控制和调节作用,导致换流变压器和传统电力变压器保护存在差异.基于PSCAD/EMTDC仿真程序研究了CIGRE直流输电标准测试系统在正常运行,换流变压器内部故障和整流侧换流阀短路典型故障情况下的特点.并用Matlab分析了各种情况下的数据,并得出换流变压器差流中谐波的特点及对换流变压器差动保护的影响.     

交直流混联系统对变压器保护性能的影响及解决措施

在交直流混联系统中,直流偏磁和换相失败都会对变压器差动保护产生不利影响.以西北电网交直流混联系统为分析对象,分别研究了变压器差动保护在这2种情况下的运行性能.仿真数据表明:直流偏磁严重的变压器发生区内弱故障时,差动电流中的2次谐波将会引起变压器差动保护拒动;直流系统换相失败时,交流系统电流可以看成一个谐波源,此时发生内部故障时,变压器差动保护也会由于差动电流中2次谐波的存在而使保护拒动.为了解决这些问题,文中采用了基于故障分量综合阻抗的保护方案.理论分析和仿真验证都表明新方案在变压器直流偏磁或换相失败时仍然具有很高的灵敏度和可靠性.     

直流偏磁对电力变压器影响的实验与仿真计算

高压直流输电系统采用单极大地回路运行时,会对中性点接地的变压器产生影响.采用等效电路一磁路耦合法,建立了包括漏磁回路的变压器模型,并对单相变压器开路及不同直流偏磁情况下进行了实验和仿真计算分析,计算与实验吻合较好,验证了等效电路一磁路耦合法的正确性和有效性.实验和仿真分析表明:空载励磁电流各次谐波随直流电流的增加直线上升;加入直流偏置量,出现了偶次谐波,奇次和偶次谐波都随直流偏置量的增加而增加.通过改变变压器的磁化曲线,仿真计算了同样直流偏置量的下的谐波情况,得出:提高变压器硅钢片的磁化特性,将会提高变压器的直流耐受能力.负载不同,使变压器工作在不同的工作点上,对变压器励磁电流的影响并不十分明显.     

换流变压器绝缘结构分析

换流变压器的绝缘结构是换流变压器的核心技术,关系到换流变压器和直流输电系统的安全运行.换流变压器在直流系统中的特殊工况,决定了其主绝缘、阀侧出线装置承受了不同于交流变压器的电压作用.笔者从换流变压器绝缘结构中承受的电压入手,分析了绝缘结构中电压分布以及不同绝缘材料在不同电压下的作用与配合.随着特高压直流输电技术的发展及...     

中低压直流变压器拓扑与控制综述

直流变压器作为直流电网中实现电压变换与电能分配的核心装备,其运行特性对直流电网影响深刻.基于此,对中低压直流电网中直流变压器的研究现状进行了总结与分析.首先,简要阐述了直流变压器的基本功能和典型运行场景;考虑到拓扑是直流变压器适应不同电压等级应用场合的关键,从端口数量和能量耦合方式的角度对直流变压器拓扑进行了分类,明确了各类拓扑的主要特征;其次,全面分析了直流变压器在稳态与暂态运行过程中包括效率优化、软启动、直流偏置电流抑制等方面的控制策略,有利于保障直流变压器在复杂工况下的高效可靠运行;然后,对直流变压器核心部件——高频变压器的关键技术进行了讨论,为高频变压器的选型和设计提供了参考;最后,对直流变压器未来的发展趋势进行了展望.     

一种新型正激式三电平逆变器

本文提出以正激变换器为基础的正激式三电平逆变器。该变换器电路结构由依次连接的输入高压直电源、三电平变换器、高频变压器、输出周波变换器、输出滤波器以及输出交流负载构成,具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、两级功率变换（DC／HFAC／LFAC）、双向功率流、输出滤波器前端获得三电平低频电压波、负载适应能力强、适用于大功率变换场合等特点,能够将一种不稳定的高压直流电变换成稳定的正弦交流电压。和传统的正激式两电平逆变器进行比较,可以得出该逆变器能减小输出滤波电感、并能降低变换器主功率开关管电压应力的结论。同时,分析了该逆变器的工作原理,设计了控制策略,并通过仿真论证了该逆变器电压应力小、输出电压质量高等特点。     

推挽正激多重化DC/DC变换器的研制

介绍了基于推挽正激拓扑的多重化DC／DC变换器,详细分析了其工作原理。推挽正激变换器同时具有推挽变换器和正激变换器的优点,它的变压器磁芯双向励磁、磁芯利用率高、开关管电压应力低、不需要附加磁复位电路等优点。系统采用了多重化技术,减小了每套装置的输入电流和输出电压,提高了系统的可靠性,同时还减少了输出电压的脉动．因此可以大大减小滤波电感、电容。论述了该变换器主电路和控制电路的设计,最后在此基础上研制了一台5kW的实验样机。试验结果表明,推挽正激电路在低电压大电流场合具有一定的应用优势。     

降压式18脉自耦变压整流系统研究

18脉自耦变压整流器具有输入电流谐波含量低,输出电压纹波小、变压器等效容量小等优点,但输出电压不满足航空低压直流系统的要求。在18脉自耦变压整流器的基础上设计降压电路,保证原有性能优势不变,实现28 V低压直流输出。首先介绍了18脉自耦变压整流器的移相原理和绕组结构,并对其输出电压特性进行了分析。根据降压的需要引入了降压电路及其控制电路,进一步设计了主电路及控制电路的主要参数。最后在Saber仿真环境中进行系统建模和仿真分析,验证了该系统具有良好的输入输出性能。     

一种无动态调整过程的新型DC/DC变换技术

介绍了一种新型的DC/DC变换器拓扑结构和控制技术。基于能量变换的控制技术在得到要求的输出电压同时有着低的输出纹波,不需要变压器且去除了传统闭环控制系统的动态调整过程。仿真和实验结果显示,采用功率因数校正的方法消除输入电流的畸变,可使该变换器具有正弦输入电流和单位输入功率因数。     

25kV高精度直流负高压源设计

介绍了一种用于工业分析的高精度直流负高压电源,电源输出电压25 kV,最大输出电流100 mA。电源通过BOOST电路校正功率因数和调节电压,用移相全桥把直流电逆变成高频方波,然后经高频变压器升压后倍压整流得到直流高压。用特殊材料和工艺设计制作的高频高压变压器解决了分布参数影响和绝缘耐压等难题,满足了高频高压和大功率输出的需要。实验运行表明:该装置输入功率因数高、输出电压稳定、纹波系数小。     

Control of Electronic Power Transformer with Star Configuration under Unbalanced Load Conditions

The electronic power transformer has many advantages, such as reactive power compensation, voltage regulation, harmonic suppression, and power factor correction. When a three-phase electronic power transformer with a star configuration is applied in the distribution network, three-phase load unbalance will cause three-phase DC voltage unbalance if the electronic power transformer controller generates improper asymmetric voltage signals, which may trigger over-voltage protection. The effects of three-phase load unbalance to the work condition of the electronic power transformer are analyzed, and a control algorithm is proposed to balance three-phase DC voltages in this article. Meanwhile, input stage control, isolation stage control, output stage control, and individual DC voltage balancing control are presented. Simulation and lab experimental results show that the electronic power transformer still works properly even under serious unbalanced load conditions.     

高压直流输电系统中的全桥直流变压器研究

研究了一种高压直流输电系统中的重要组成部分,即直流变压器。全桥直流变压器具有输入输出电压成比例,易于实现软开关等优点。详细分析了全桥直流变压器的工作原理,介绍了电流连续和断续两种工作模态,讨论了全桥直流变压器的输出特性以及漏感的选取,并在此基础上进行了实验验证,分析了影响直流变压器特性的因素。实验结果表明,直流变压器可以实现功率的传输和电压的提升,适用于高压输电系统。     

碱金属热电转换器功率调节系统研究

针对碱金属热电转换器(AMTEC)的伏安特性,设计了DC/DC和DC/AC两级变换的功率调节系统.功率调节系统采用高频变压器隔离,避免了工频变压器产生的一系列问题.DC/DC变换器采用移相ZVS(零电压开关)PWM全桥变换和电压闭环控制,把AMTEC在较宽范围变动的输出电压变成稳定的直流电压.逆变器控制采用优化的特定消谐PWM技术,以滤波后总谐波含量(THD)为目标函数,计算预定开关角度.整个系统具有电压输入范围宽、转换效率高、输出波形THD低等优点.     

5V/90A全砖体积DC/DC模块电源研制

为提高低压大电流DC/DC模块电源同步整流电路的利用率,解决宽范围输入电压等问题.提出了新的Boost+Full-bridge犁两级拓扑结构:第1级足由单相或者多相Boost构成的调压电路.将输入的宽范围电压升至某个值;第2级是50%占空比的全桥电路,将中间总线电压变换至电源输出电压,输出电压信号经隔离反馈网络得到调节第1级电路占空比的控制信号,从而使系统实现闭环控制.为了验证该拓扑结构的性能,将其作为24V额定输入、5V/90A输出模块电源的主电路拓扑,制作了全砖体积(117mm×56mm×12mm)实验样机.结果证明该拓扑具有低损耗、低EMI等特性,非常适用于低压大电流输出场合.     

Performance characterization of a high-power dual active bridgeDC-to-DC converter

The performance of a high-power, high-power-density DC-to-DC converter based on the single-phase dual active bridge (DAB) topology is described. The dual active bridge converter has been shown to have very attractive features in terms of low device and component stresses, small filter components, low switching losses, high power density and high efficiency, bidirectional power flow, buck-boost operation, and low sensitivity to system parasitics. For high output voltages, on the order of kilovolts, a cascaded output structure is considered. The effects of snubber capacitance and magnetizing inductance on the soft switching region of control are discussed. Various control schemes are outlined. Coaxial transformer design techniques have been utilized to carefully control leakage inductance. The layout and experimental performance of a prototype 50 kW 50 kHz unit operating with an input voltage of 200 V DC and an output voltage of 1600 V DC are presented