柔性直流输电系统启动回路中启动电阻的研究

模块化多电平变流器(MMC)在柔性高压直流输系统在启动时由交流系统通过换流器中的二极管向直流侧电容进行充电可能会产生较大的冲击电流及冲击电压。因此,在柔性直流输电系统的启动回路的旁路隔离开关上并联一个启动电阻,这个电阻可以降低电容的充电电流,减小柔性直流系统上电时对交流系统造成的扰动和对换流器阀上二极管的应力。通过对鲁西背靠背换流站的工程及仿真计算与影响因素分析,确定启动电阻选型。     

并联型电力有源滤波器的启动特性研究

阐述了并联型电力有源滤波器(SAPF)启动时变流器直流侧电压、电流过冲的问题及其危害,并提出了采用PI控制器控制变流器直流侧电压软启动的解决方案,最大限度地降低装置启动瞬间的冲击电压、电流.文章给出了相应的理论分析和仿真结果,并根据仿真结果进行了试验.试验证明采取该方法能有效地降低APF装置启动时变流器直流侧的电压、电流冲击,确保了APF装置在系统中长期安全运行的可靠性.     

±1 100 kV特高压换流站直流操作过电压研究

基于准东—四川±1100 kV特高压直流输电工程,详细分析了特高压直流换流站阀厅和直流场的操作过电压机理,并仿真计算了高压端Y/Y换流变阀侧绕组接地、低压端Y/Y换流变阀侧绕组接地、交流侧相间操作冲击、逆变侧失交流电源、全电压起动和逆变侧闭锁而旁通对未解锁等故障在换流站设备上产生的过电压值,给出了准东换流站相应避雷器承受的最大过电压和能量。计算结果可为该特高压工程换流站设备的绝缘配合及相关设备选型、试验提供重要依据。     

800kV浙西特高压直流换流站暂态过电压研究

基于溪洛渡—浙西800 kV特高压直流输电工程,对浙西换流站的暂态过电压和各避雷器的负载进行详细仿真计算分析。在交流侧选取了交流母线三相接地、交流相间操作冲击和失交流电源3种典型故障工况;直流侧选取了最高端换流变Y/Y绕组阀侧单相接地、低压端换流变Y/Y绕组阀侧单相接地和全电压启动3种典型故障工况进行研究。分析结果表明:失交流电源是交流侧的最严酷工况,交流母线过电压771 kV,通过交流母线避雷器A的最大电流0.14 kA,最大能量2.07 MJ;最高端换流变Y/Y阀侧单相接地在换流阀两端产生过电压375 kV,通过阀避雷器V1最大电流2.32 kA,最大能量6.73 MJ;低压端换流变Y/Y阀侧单相接地,阀避雷器V3通过最大电流1.04 kA,最大能量2.84 MJ;全电压起动在直流极母线上产生1 330 kV的过电压,避雷器DB通过最大电流0.56 kA,最大能量4.35 MJ。     

并联型电能质量调节装置的启动充能策略研究

阐述了并联型电能质量调节装置启动时变流器直流侧电容电压由稳态值突然上升到设定值的瞬时变化引起的电容上电流冲击过大的问题及其危害.比较了在充电瞬间为了避免上述情况,采用附加限流电阻充电和利用辅助电路充电两种解决方案的优劣,并且对这两种方案进行了仿真验证.通过比较分析,得出两种方案各有优点,都能有效地保证电能质量装置安全的投入运行的结论.     

基于模块化多电平换流器的多端柔性直流系统接地方式

对舟山多端柔性直流输电系统的接地方式进行了研究,确定了各换流站应采取的接地方式,其中定海和岱山换流站推荐联结变阀侧采用星形电抗＋中性点电阻接地的方式,衢山、洋山和泗礁换流站推荐采用Y/Y型联结变＋阀侧绕组中性点电阻接地方式.在确定各换流站接地方式的基础上,计算确定了换流站设备的过电压和绝缘水平,其中定海和岱山换流站联结变网侧为220 kV交流系统,推荐的设备雷电冲击绝缘水平为950 kV,其他三站联结变网侧为110 kV交流系统,推荐的设备雷电冲击绝缘水平为450 kV;五端换流站联结变阀侧及直流侧的额定电压基本一致,联结变阀侧交流母线的雷电和操作冲击绝缘水平推荐为650 kV（或750 kV）和550 kV,200 kV直流母线的雷电和操作冲击绝缘水平推荐为650 kV（或750 kV）和550 kV.     

白炽灯瞬时启动电磁冲击力的研究

由于金属材料钨的电阻率与温度为正特性关系,灯丝额定工作状态时的电阻是冷态电阻的十多倍,因此启动时白炽灯的瞬时电流远大于额定工作电流。我们采用电磁动力学的方法计算了瞬时启动时灯丝螺旋线圈所受到的磁场力,并就瞬时冲击电流对灯丝寿命的影响进行了讨论。     

特高压阀厅电气设计研究

阀厅设计是特高压直流换流站工程的核心内容之一。换流阀在阀厅内与换流变阀侧套管以及平抗套管等设备相连, 此外阀厅内还布置有交直流避雷器、接地刀、直流电流互感器、直流电压分压器等诸多设备。特高压直流工程每极阀厅包括高端和低端2 个阀厅, 每个阀厅设旁路开关, 因此特高压阀厅与常规直流阀厅相比接线更复杂, 而且由于特高压直流工程阀侧过电压水平的提高, 使得阀厅各设备对地以及设备之间的电气净距增大, 因此阀厅合理布置尤为重要, 既要保证一定的安全裕度, 也应兼顾阀厅综合造价。据此原则,根据±800 kV 换流阀等设备外形资料、电气净距计算、设备布置等方面的研究, 提出阀厅的电气设计方案。     

直流油泵启动问题分析

运用数据对直流油泵的启动进行分析,阐述了直流油泵启动时电阻不能被切除及切换电流大的问题,并针对问题提出了建议.     

±1100kV特高压直流换流阀能量泄放过程及相关影响因素

换流阀是实现高压直流输电的核心设备,在闭锁检修过程中换流阀残留能量泄放时间直接影响着故障后恢复供电时间长短,对电网运行可靠性具有重要意义。根据换流站的实际结构,搭建单极直流输电系统EMTDC/PSCAD仿真模型,对换流阀中各关键元件的电场和磁场能量泄放过程进行了研究,并对换流站残余能量主要的影响因素进行分析。研究结果表明：晶闸管吸收电容储存的电场能是换流阀闭锁后阀厅残余能量主要来源,该部分能量衰减时间大于7 s,主要泄放通道为直流出线接地开关和换流变阀侧接地开关;仅采用4把接地开关同样能够在3 s内将换流阀电压降低至36 V以下,这为下一步换流站接地开关配置方式的研究提供了技术支撑。     

可隔离直流故障的直流电网用DC/DC变换器拓扑

直流电网作为光伏和风电等新能源汇集的重要手段,近些年获得了快速发展。DC/DC变换器作为直流电网中电压变换和隔离直流侧故障的关键设备也日益受到关注。提出了一种适用于直流电网的可隔离直流故障的新型DC/DC变换器拓扑,该拓扑基于半桥模块化多电平换流器型DC/DC变换器,增加故障转移支路,发生直流故障时更易切断故障电流,同时提出了其故障隔离策略。对比该拓扑与半桥式DC/DC变换器的技术性和经济性差异发现,当DC/DC变换器出口侧连接有多个换流站时,提出的DC/DC变换器方案不仅可以更快地切除故障线路,还减少了故障隔离对于直流断路器的依赖。在PSCAD/EMTDC中,针对两个直流电网的典型场景,进行了直流双极短路故障仿真。仿真结果表明,所提出的拓扑具备直流故障穿越能力,非常适用于大规模直流电网系统。     

Buck DC/DC变换器在星载开关电源中的应用

介绍了一款可用于星载开关电源的Buck DC/DC变换器。为满足星载开关电源的需要,相对于传统的BuckDC/DC变换器,该变换器在消浪涌电路、启动电路、驱动电路、过流保护电路的设计上做了一些改进,重点分析了其工作原理,并给出了相关设计公式。该变换器转换效率高,可广泛应用于星载开关电源。     

一种由直流后备式熔断器和直流真空负荷开关构成的直流组合电器

提出了一种由直流后备式熔断器和直流真空负荷开关串联组成的直流组合电器,对其直流开断特性进行了仿真和实验研究。新型直流组合电器可完成直流电流的全范围开断:当开断额定电流和过载电流时,采用真空直流负荷开关利用人工电流过零法开断电流,此时后备式熔断器不动作;当开断大过载电流和短路电流时,采用后备式直流熔断器直接开断大电流,也可以将大电流限制至较低幅值再采用真空直流负荷开关进行分断。实验结果证明,该直流真空负荷开关可以在5 ms内成功开断200 A至1.7 k A的直流电流,直流后备式熔断器可以开断1.7 k A及以上的直流电流。     

直流微网储能DC/DC变换器的自适应虚拟直流电机控制

电力电子化的直流微电网自身缺乏惯性,当功率发生波动时,直流母线电压会产生较大突变,不利于其稳定运行。为了解决这一问题,虚拟直流电机控制被应用于直流变换器中来模拟直流电机的外特性,进而为直流微电网提供惯性支撑。但传统参数固定的虚拟直流电机控制在提供惯性的同时会牺牲系统的动态响应速度。针对这一问题,提出了参数自适应虚拟直流电机控制,并将它应用于储能端推挽式DC/DC变换器中。建立了系统的小信号模型,分析了转动惯量参数变化对系统的影响,并给出了参数的自适应调节原则。最后,搭建了仿真模型对不同控制方法进行了对比分析。仿真结果表明所提控制策略在为系统提供较大惯性支撑的同时,系统仍具有较快的动态响应速度。     

直流微网DC/DC变换器的虚拟直流电机控制策略研究

直流微网是小惯性系统,负荷频繁投切和新能源出力波动等因素都会影响母线电压的稳定。在直流微网系统中,往往通过储能单元维持系统功率平衡和母线电压稳定。针对储能端口双向DC/DC变换器,提出一种简化的虚拟直流电机控制方法,以增强系统的惯性和阻尼;建立虚拟直流电机控制的小信号模型,分析控制策略的稳定性和动态特性;对于动态响应初期母线电压的冲击性变化,提出输出电流前馈的小信号模型补偿方法,进一步平滑母线电压的动态过程;最后通过仿真分析验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于直流电封闭测试的双向DC/DC电子负载

针对隔离型DC/DC电源的性能测试,设计了一种非隔离双向DC/DC电子负载.该电子负载拓扑结构为四开关Buck-Boost(FSBB)电路,采用单调制波双载波控制方式可在Buck模式、Buck-Boost模式和Boost模式间实现三模式平滑过渡,基于负载数学模型,采用双闭环控制及模型跟踪,可以模拟各类电池和负载的I-U特性,与隔离型DC/DC被测电源构成了直流电封闭能量循环系统.测试系统具有结构简单、高效、宽电压范围等优点.最后搭建了一台6 kW电子负载实验样机平台,并验证了设计方案的可行性.     

零电压过渡反激式DC/DC变换器

介绍了一种新型的反激式ＤＣ／ＤＣ变换器,通过附加简单电路,实现了开关的零电压过渡,从而降低了损耗,减少了电磁干扰。     

直流变压器研究

随着大功率电力电子器件的日益发展,采用电力电子器件构成的电力电子变压器不但可以实现交流变压器功能,而且还可以实现直流变压功能即直流变压器,从而有利于减少变压器的体积和成本;另外,随着直流电网的发展和普及,直流变压器将在直流输电中也会得到较为广泛的应用。因此,电力电子变压器得到了越来越多得到人们的关注,为利于该技术的实际应用,通过电路模态分析、仿真和实验,详细地分析并实验研究了全桥拓扑结构直流变压器的工作过程和高频变压器磁复位工作原理以及输入输出特性,最后给出了实验结果。仿真和实验结果表明直流变压器能够自动利用输出电压实现高频变压器磁复位和直流变压功能。因此,直流变压器可以广泛地应用在不需要调压的直流用电场合。     

直流开断与直流断路器

随着直流输电技术的快速发展,直流断路器的研制水平成为制约其发展的一个重要因素。对直流断路器研制的关键问题——直流开断进行了分析,综述了直流断路器采用的典型开断方法,并对实际系统中比较有代表性的3种直流断路器进行了介绍。     

双向全桥DC/DC变换器在直流微电网中的应用

双向变换器是微电网中的不可或缺的一部分,由DC/DC变换器将分布式电源、储能装置与负荷等构成的直流微电网,在未来供配电发展中会成为一种新的趋势。文中设计和制作了双向全桥DC/DC变换器,分析、计算和选择该变换器的功率器件及参数等,并进行了检验和参数调整。然后将该变换器其应用于直流微电网的锂电池组储能支路,实验结果表明,该双向全桥变换器能够正常工作,当直流微电网系统功率产生波动时,该储能支路能够与其他支路协调配合,稳定了直流母线电压,提高了直流微电网的稳定性。