10kV固态电源切换开关的研制

提出了基于晶闸管阀和并联高速机械开关的固态电源切换开关(Solid State Transfer Switch,简称SSTS)设计方案,正常情况下线路电流通过机械开关,晶闸管只是在切换期间才投入运行。阀体采用自然冷却方式,解决了常规固态开关运行时的损耗问题,具有很好的工业应用前景。给出了SSTS的切换控制策略;分析了开关的开断特性。最后通过试验验证了主电路和控制系统方案的可行性。     

变压器混合式有载分接开关熄弧方法的仿真及试验研究

变压器传统有载分接开关切换过程中的电弧会显著降低触头寿命和加速变压器油劣化。为了解决该问题,提出了一种新的混合式有载分接开关方法,并试制了实验室的模型样机。这种方法采用伸缩动触头保证切换时序,以机械组件的运动实现晶闸管模块的无源触发,以晶闸管辅助机械开关实现切换过程中的熄弧。搭建了熄弧电路的仿真模型进行仿真,并建立了标准的低压切换试验回路进行试验。仿真结果表明:晶闸管门极触发回路简单可靠,能有效抑制电弧电压的建立,从而消除电弧。试验结果表明:晶闸管在一个切换过程中会被触发4次,其中2次电流自然过零关断,2次被机械开关旁路后关断。仿真与试验结果相互验证,充分说明了提出的混合式有载分接开关无弧切换方法的可行性。     

换流变压器有载分接开关切换过程仿真及选型技术

有载调压分接开关是换流变压器最重要的组部件之一。由于换流变压器运行工况的复杂性及其容量的日益增大,其分接开关的切换工况和选型技术均不同于普通电力变压器。以典型的双电阻切换开关为例,介绍了其切换原理,对其应用在电力变压器和换流变压器中的切换工况分别开展电磁暂态仿真研究,揭示了换流变分接开关运行工况的特殊性。推导了换流变分接开关切换过程中主、辅触头恢复电压变化率的解析式,并与仿真结果互相验证。提出了定性波形仿真和定量关键参数计算相结合的换流变分接开关选型技术要点。对实际直流工程中换流变有载分接开关的设计、选型、运维等有着参考和指导意义。     

中压固态切换开关装置的研究

文中对中压固态切换开关(SSTS)进行了设计。利用兼具实时性和可靠性的dq变换法进行电压暂降检测,将滤除交流分量后的dq轴有效值与电压暂降阈值进行比较来产生切换指令。分析了过零切换和强迫切换策略的特点,采用根据主电源馈线电流方向与主备电源电压差方向控制备用晶闸管的触发,从而快速地将敏感负载切换至备用电源的方法。利用PSCAD建立了10 k V固态切换开关的仿真模型,对dq电压检测法的快速性和可靠性以及强迫切换控制的有效性和可行性进行了验证。     

工厂供配电系统中固体静态切换开关应用

介绍了固体静态切换开关(SSTS)的工作原理和控制策略。SSTS具有提升切换速度、延长开关使用寿命等特性,通过在工厂供配电系统中的分析表明,对于电压瞬降问题,SSTS能够通过快速切换对敏感设备起到保护作用。     

变流器辅助换流的柔性切换开关拓扑与控制

分布式新能源渗透率的快速提高,在提升配电网灵活性的同时也加大了其运行调控难度。为此,文中提出一种新型配电网柔性切换开关设备,开关由集成门极换流晶闸管(integrated gate-commutated thyristor,IGCT)与并联电压型变流器组成,其中针对并联电压型变流器采取虚拟同步发电机控制,可实现负载在不同馈线间的平稳切换。文中首先将所提柔性切换开关与柔性多状态开关及机械开关的主要特征进行比较;然后,分析柔性切换开关在故障前、故障中和故障后的工作模式,并研究在3种工作模式间进行柔性切换时的切换逻辑;最后,通过基于RT-Lab的控制在环实验模拟开关在不同馈线间切换的过程,获得不同工作模式下和柔性切换过程中的电压电流波形。实验结果表明柔性切换开关具有短时电压支撑能力,在不同馈线间切换的过程中不产生电压电流冲击。     

固态切换开关SSTS在化工企业供配电系统中的应用

故障情况下的电网瞬间电压波动和传统备自投装置切换时间较长对化工生产装置造成的不良影响,无法满足连续性生产的需要.介绍了固态切换开关(Solid-state Transfer Switch,SSTS)的基本原理,研究了采用基于电力电子技术的固态切换开关的技术措施实现主备电源系统之间的无缝切换.经过现场实际测试,该技术确实...     

混合式配电变压器有载调压开关的结构与参数设计

基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的开关特性,通过在机械式有载调压开关中增加由IGBT和电力二极管构成的辅助切换电路,提出了一种混合式配电变压器有载调压开关结构及其参数的设计方法,所提结构在抽头切换时引入电力电子开关,利用电力电子开关的开关性能实现配变抽头的有载无弧调整。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了混合式配电变压器有载调压开关的仿真模型,验证了所提混合式有载调压开关结构和参数设计方法的可行性。     

真空有载分接开关动力学建模及仿真分析EI北大核心CSCD

真空有载分接开关(on-load tap changer,OLTC)具有熄弧能力强、无油碳化污染等优点,已被广泛应用于换流变压器有载调压。真空OLTC机械结构复杂,切换开关动作有严格的先后顺序与时间要求,频繁动作时需承受巨大的机械与电流冲击,机械失效的情况时有发生,影响变压器和换流站的安全运行。为深入研究真空OLTC动作时的机械特性,该文以一台三相真空OLTC切换开关为研究对象,介绍真空OLTC切换开关机械结构与动作特性,提出一种真空OLTC切换开关多体动力学的仿真建模方法,计算出真空OLTC切换开关关键部件的动力学特性,结果表明切换开关动作顺序合理,触头切换准确,但是快速机构对部件的冲击力较大。基于此,该文探究配重块和缓冲机构对切换开关动力学特性的影响,并重新设计切换开关的缓冲机构,结果表明新的缓冲机构能够有效降低切换开关切换冲击力。该研究方法可为真空有载分接开关的机械结构设计与优化提供有益参考。     

高压智能开关快速切换不同属性负载控制策略

针对目前高压快速切换开关(SSTS)存在10ms左右的切换延时及切换控制策略单一等问题,提出分相快速切换变压器带不同属性负载的控制策略。建立切换不同属性负载的数学模型.分析研究智能开关在切换延时期间内系统残压规律,在此基础上提出一种分相快速切换控制策略。所提出的分相快速切换控制策略解决了速动性与可靠性之间的矛盾,并利用仿真和现场录波验证了其技术可行性。     

高压并联式混合型电网高次谐波有源滤波装置

介绍了我国首次自主研制并投入工业运行的第一套高压并联式混合型10kV电网高次谐波有源滤波装置的主要特点和设计方案,以及工业运行的效果。该装置是一种并联式有源滤波和无源滤波相结合的混合型成套装置。文中详细介绍了该装置的大容量有源滤波器的主回路设计、功率开关器件的选用、谐波电流检测及补偿信号控制的数字模拟混合技术、滤波装置的并联运行仿真及实际工业运行效果等方面。该装置的鉴定测量结果为:实测补偿容量达508.1kVA以上,超过设计值480kVA;空投损耗为额定补偿容量的0.12%;动态响应时间小于0.3ms;投运后的母线电压畸变率为1.3%~1.5%,比原来的电压波形总畸变率下降1.5%;功率因数从0.75上升到0.93以上。     

基于可控串补的故障限流器

研究了一种基于可控串补结构的故障限流器,可对电网进行功率控制并在故障时降低短路电流水平。该故障限流器主要由并联电容、并联电感、反并联晶闸管和与开关并联的串联电感构成。开关用于装置在串补和限流模式间进行切换,装置正常工作时运行于串补模式,故障时迅速切换到限流模式运行,有效限制短路电流。该装置在原有串补装置上改动较少,可为现有设备增加故障限流功能做参考。通过Matlab/Simulink软件对系统进行仿真研究,结果表明此装置能够控制功率并限制短路电流,是电力系统中可靠的保护和控制装置。     

特高压直流碳化硅晶闸管阀损耗探讨

碳化硅是发展最为成熟的新型宽禁带半导体材料,且碳化硅功率器件近期已开始代替常规的硅基器件。以典型的±800 kV,额定电流为5 kA的高压直流输电工程为实例,建立了换流阀基本组件的电气模型,用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了换流器仿真电路,研究碳化硅晶闸管在高压直流换流阀中的应用。对基于碳化硅晶闸管和普通硅晶闸管的直流换流阀电气特性和损耗进行仿真结果比较。计算结果表明:用碳化硅晶闸管来代替传统的硅晶闸管,可以在不同的触发角和工况下大幅减少系统的功率损耗。最后估算了在直流工程中使用碳化硅晶闸管阀带来的经济效益。     

开关电源模块并联的三环控制系统设计

简述了开关电源并联运行控制基本原理,针对单个并联电源模块给出了一种串联校正控制模型,并讨论了两个并联模块并联运行时的三环控制结构,给出了各主要部分的仿真模型。利用MATLAB对三环控制结构的开关电源模块并行运行系统进行仿真,并对负载扰动情况下的仿真图形和数据进行对比分析。仿真结果表明,利用三环控制结构对模块数的变化具有...     

平滑无冲击电力电子有载调压装置

国内外现有的有载调压变压器分接头开关的调节一般采用机械开关切换方式，其控制系统结构复杂、体积大、调节速度慢、故障率高。针对这些缺点，提出了一种新型的有载调压系统，该系统采用晶闸管组替代分接头调压开关，单片机作为控制单元，通过检测系统电压和电流，根据电力系统的安全、经济运行的需要，确定需要接通或断开变压器调压绕组的组数和分接头开关位置，然后根据电磁能量守恒原理在对电网无冲击的时刻触发相应的晶闸管开关。使调压过程在宏观上电压按系统运行的需要而改变，而微观上电压波形平滑、连续、无冲击。     

电力电子有载调压装置的控制系统设计

国内外现有的机械式和电力电子式有载调压变压器分接头的调节方式，具有结构复杂、体积大、调节速度慢、故障率高等不足。针对这些缺点，提出了一种新型的有载调压控制系统，该系统采用晶闸管组替代分接头调压开关，单片机作为控制单元，通过检测系统电压和电流，根据电力系统的安全、经济运行的需要，确定需要接通或断开变压器调压绕组的组数和分接头开关位置，然后根据电磁能量守恒原理在对电网无冲击的时刻触发相应的晶闸管开关。使调压过程中电压波形连续无冲击，为用户提供高质量的电能。     

基于全电力电子OLTC的HUPFC运行特性分析及控制

柔性交流输电系统(flexible alternative current transmission systems,FACTS)装置如混合式统一潮流控制器(hybrid unified power flow controller,HUPFC)可调节线路潮流,有效提升输电网络的传输容量。为解决传统HUPFC中使用机械式有载分接开关调压带来的诸多问题,文中提出基于全电力电子有载分接开关的快速电磁式HUPFC。首先,针对其工作特性进行研究,并提出抑制开关切换过程中产生过压的方法。然后,根据不对称级电压Sen变压器的工作点合成方式存在自由度,实现一种开关切换次数最少的抽头选择策略,并给出从潮流指令改变到开关切换调压的详细步骤。最后,在Simulink中搭建220 kV双回线路仿真模型,对比快速电磁式HUPFC与传统HUPFC的潮流调节过程及结果。结果表明,全电力电子开关在响应速度和降低调节过程中的功率波动等方面更具优势,验证了快速电磁式HUPFC的可行性。     

用于无功补偿的混合式中高压开关的研究

针对电力系统中无功补偿的需要,提出了一种高速开关与功率二极管并联的混合式中高压开关,来解决在电力系统中投切无功补偿电容器组所产生的暂态涌流和过电压问题。介绍了混合式开关的基本结构和工作原理,并详细分析了在整个投切过程中混合式开关具体的电流转移过程,以及如何利用二极管的自然过零特性来与高速开关动作配合。建立了暂态模型进行仿真验证和实验验证。与普通真空开关对比,验证了混合式开关对于投切电容器组暂态过程的抑制,并针对不同电容器组的连接方式进行了投切策略的讨论。结果证明,利用混合式中高压开关在投切无功补偿电容器组时,可以极大减小所产生的涌流和过电压,验证了混合式开关的有效性和可靠性。