电压暂降输入模态下的开关电源耐受特性分析

开关电源因集成度高、质量轻等优点被广泛应用于可编程逻辑控制器、家用电器等领域,成为主流的稳压电源产品。电压暂降会影响开关电源输出端电压,影响其供电设备的工作状态。文章采用测试与模态分析相结合的方法研究开关电源受电压暂降的影响特性。首先,搭建测试平台,并将测试所得数据绘制成电压耐受曲线;然后,结合电压耐受曲线参照控制变量的思想,将幅值-持续时间平面划分为五种不同的输入模态;最后,分析不同模态下开关电源输出端电压波形特性。揭示输入端电压暂降信号、开关电源输出端电压波形及开关电源工作特性之间的响应机理。     

低压脱扣器电压暂降敏感性试验研究

采用试验方法对低压脱扣器进行研究,得出其在电压暂降幅值、持续时间、相位组合作用下的动作区域、不动作区域、模糊区域。在深入研究国标GB/T 17626.11—2008的基础上,详细分析国内外相关研究资料,构建了低压脱扣器电压暂降敏感性试验方案。基于试验方案,对目前市场上主流的12种型号低压脱扣器进行试验,使其承受不同电压暂降幅值、持续时间及相位,观察并记录下低压脱扣器动作情况。在同一电压幅值-持续时间平面上绘制低压脱扣器在不同相位下电压耐受曲线形成了电压耐受曲线簇并进行包络。通过综合归并各型号低压脱扣器的电压耐受曲线簇包络线,形成低压脱扣器电压暂降下的三区动作特性(明确了动作区域、不动作区域及模糊区域)。     

低压脱扣器电压暂降敏感度三维模型

针对当前幅值—持续时间二维平面上的电压耐受曲线未能全面充分描述用电设备电压暂降敏感度的缺陷,基于大量试验数据提出了一种考虑暂降起始点相位的低压脱扣器电压暂降敏感度三维模型。首先,结合国家标准GB 14048.1—2006,分析了低压脱扣器的工作机理。其次,在国内外研究成果基础上,结合GB/T 17626.11—2008,讨论了暂降起始点相位对敏感设备的影响。然后,对6款主流的低压脱扣器进行暂降敏感度试验对比,结果表明:低压脱扣器电压暂降敏感度与暂降起始点相位及款式密切相关。最后,综合各款低压脱扣器试验结果,通过对试验结果进行极值化处理,利用曲面拟合原理,从暂降幅值、持续时间、起始点相位3个维度上,建立了通用于各款低压脱扣器的暂降敏感度模型。     

低压脱扣器电压暂降试验分析及配置策略研究

当前配网中低压脱扣器因电压暂降事件动作跳闸,会导致用户负荷损失严重,针对此问题,国内外均尚未针对低压脱扣器提出行之有效的配置策略。本文首先分析了低压脱扣器工作原理,归纳并分析了影响低压脱扣器正常工作的诸多因素(电压波动、过电压、谐波、欠频等)。其次,在深入分析现行国家标准基础上,设计了电压暂降试验平台和试验步骤,以目前主流DW45系列万能式断路器所配置GXQ-M型低压脱扣器为例,进行了试验研究,分析其在电压暂降作用下的动作区域、不动作区域和模糊区域。最后,结合试验结果,分别从制造商、用户以及供电部门等方面提出了低压脱扣器应对电压暂降的要求与配置策略,并建议国家标准进行修改。     

减少变电站负荷损失的低压脱扣器保护配置研究

随着生产力的发展,生产或使用电子设备的高新技术企业不断增加,电压暂降问题也愈发凸显。近几年电网多次出现因电压暂降事件电压过低而引发保护装置动作,发出电压互感器二次回路断线告警。低压脱扣器在生产过程中应用广泛,电压暂降可能会导致低压脱扣器误动作,使得变电站损失大量负荷,影响电网的安全稳定运行。通过分析低压脱扣器的工作原理,考虑设备电压暂降的耐受特性,提出了面向敏感设备的低压脱扣器保护配置策略,最后通过仿真算例验证了所提配置策略的可行性。     

电压暂降随机影响下考虑低压脱扣器保护动作机制的电压敏感设备运行状态评估

综合考虑系统侧电压暂降随机性和负荷侧低压脱扣器动作特性对设备的影响,提出一种电压敏感设备运行状态评估方法。基于低压脱扣器和敏感设备的耐受能力,定义了敏感设备的两种运行状态——有效运行状态和安全切断状态。针对设备耐受能力在模糊区域的不确定性问题,引入基于证据理论的可靠性分析方法。利用离散化方法将离散型和连续型随机变量进行证据结构表征,将变量离散的子区间作为证据体,构造其基本概率分配。将所提方法应用到敏感设备的状态评估中,与拉丁超立方抽样仿真进行比较,验证了方法的有效性,并进一步探究了不同特征电压暂降分布和低压脱扣器延时设置对敏感设备运行状态的影响。研究结果可为低压脱扣器配置和暂降治理提供理论依据。     

基于实测数据的电压暂降特性分析

实测数据是分析事物本质属性的最优资源。以某些大型城市电网电能质量监测系统中电压暂降的实测数据为基础,从典型波形、统计表格、累计概率、暂降相序4个方面对不同电压等级下的暂降事件进行分类统计,总结并分析不同类型暂降事件的统计与描述特性。相关结果表明:根据电压暂降均方根值波形的变化特征,可将其划分为4种类型;考虑不同类型的波形特征,不宜采用现有持续时间与幅值的描述方式,建议采用多暂降域值和持续时间的电压暂降描述方法;建议在IEC61000-2-8与国标的暂降统计表格中,对0.1 s内的持续时间进行更加详细的区间划分;给出的电压暂降幅值与持续时间的累计概率曲线能够分析各特征量的分布特性。     

不确定条件下计及线路保护动作特性的电压暂降频次评估

线路保护的动作时限将直接影响电压暂降的重要指标之一——持续时间。针对线路发生故障的情况,对不同动作时限特性的线路保护装置对电压暂降幅值与持续时间的影响展开了研究。计算线路单端跳闸而故障未消除时的多级电压暂降幅值,并根据线路保护的动作特性和故障位置确定电压暂降幅值区间以及不同线路、相同电压暂降区间内的电压暂降持续时间。基于蒙特卡罗模拟法研究不确定条件下的故障信息概率模型,结合保护动作特性对电压暂降幅值及持续时间的影响提出了不确定条件下的计及线路保护动作特性的电压暂降频次评估计算模型,同时考虑故障信息随机性及线路上不同保护类型动作特性对目标节点进行分析,给出包含电压暂降持续时间信息的年均预期电压暂降频次。标准IEEE 14节点系统的仿真结果证明了所提计算方法的正确性和有效性。     

基于改进S变换的电压暂降起止时刻检测

电压暂降起止时刻是重要的暂降特征量,在分析改进S变换基础上提出一种改进S变换基频幅值向量和基频差分平方向量相结合的暂降检测方法。首先通过改进S变换基频幅值向量判断信号是否发生暂降,再利用改进S变换基频差分平方向量检测暂降信号起止时刻,最后依据基频幅值向量和暂降起止时刻的检测误差曲线来确定改进S变换高斯窗宽调节因子,达到更优时频分辨率。所提方法能更准确地检测发生在不同持续时间、不同波形点和不同幅值深度的暂降所对应的起止时刻。仿真和实测结果验证了方法的有效性。     

校准检定用高精度电压暂降发生器的实现

精度高、易实现、相对经济的电压暂态信号发生器对于工程应用中研究电压暂态检测算法有着重要作用。文中介绍了一种基于波形信号发生器加线性功率放大器的电压暂态发生器的设计方案。通过对传统的设计方法进行改造,设计了双DDS结构的波形发生器,并提出了在线分段幅值校准思想,可产生叠加谐波、相位跳变等特定情况的暂态测试信号。通过实验实测分析,所研制的样机产生的电压暂降测试信号,其幅值、持续时间和相位等性能指标可校准检定国家标准中A级电压暂降测量仪器。     

基于PISO有源箝位电流型半桥的1V输入48V输出200W模块设计

为了满足能馈电子负载对直流升压变换器低压大电流输入、高增益和输入电流纹波小的要求,提出了输入并联输出串联(PISO)有源箝位电流型半桥电路。该变换器以有源箝位电流型半桥电路为基本单元,具有所有开关管可零电压开通和控制简单的优点。分析了该电路的工作原理,给出了变压器漏感的设计。针对恒流输入的要求,给出了基于dsPIC33FJ16GS504的输入电流恒流控制设计方法。最后,设计制作了一台1V输入、48V输出200W实验样机。实验结果表明,该电路适用于低压大电流输入的能馈电子负载。     

新颖的Buck-oost型正弦交流稳压器

新颖的Buck-Boost型正弦交流稳压器电路结构，由输入周波变换器、高频储能式变压器、输出周波变换器以及输入、输出滤波器构成，它能够将一种不稳定的劣质交流电变换成另一种同频稳定的优质正弦交流电。本文对Buck-Boost型正弦交流稳压器的电路拓扑、控制方案等进行了分析研究。原理试验结果表明，Buck-Boost型正弦交流稳压器具有较强的负载适应能力、优良的稳压性能和高质量的输出正弦波形等优点。     

有源电子式电流互感器高压侧电路设计的改进

提出了一种新的有源电子式电流互感器的高压侧电路设计方案.通过改进传统积分电路并适当选取元件参数改善了积分电路的低频幅值特性,并通过调整输入与输出信号之间的夹角,在抑制低频干扰的同时实现了相位补偿.高压侧电路的供电电源直接取自母线,在供电电路中设计了电压比较调节电路和备用电池自动投切电路,通过比较调节电路使输出电压与基准电压相比较产生调节信号,完成了对输出电压的调节;通过备用电池自动投切电路检测供电电路的电压输入,在电压输入低于给定值时将备用电池投入使用.软件系统中采用准同步算法以减少同步误差.实测表明,该设计方案抗干扰性能良好,准确性较高.     

浪涌抑制与电磁兼容

浪涌是低压电源线中最频繁发生的过电压和电流波动现象.研究电源线中的浪涌时不仅要分析它的电压幅值高低,还要分析它的电流和能量.电源线中浪涌抑制需要从过电压保护和电磁兼容两方面考虑.作者通过计算标准测试浪涌的波形和频谱,指出浪涌危害的主要原因和保护低压电源线与其上电子设备电磁兼容性的措施.最后计算了在交流电源中用氧化锌压敏电阻对浪涌进行限幅和泻流的一个实例.     

一种火电机组用电力电子式电压扰动发生器研究

为了准确分析火电机组变频调速系统的高低电压穿越能力,针对市场对电压穿越能力试验设备的需求,提出一种新型电力电子式的电压扰动发生器的设计。采用不可控整流和BOOST升压电路,将不可控整流电路输出的直流电升压到预定电压后输出,再经过逆变器控制输出任意模拟电压故障波形。所提设计可模拟单相、两相及三相电压的暂升和暂降,其持续时间、深度、起止相位和类型均可做到持续调节。实验结果证明：这种新型电压扰动发生器设计安全可靠,能够准确反应电网故障电压类型,可广泛用于火电机组变频调速系统高低电压穿越能力试验研究。     

矩阵整流器功率特性研究

首先利用电路dq转换技术,基于电流空间相量算法推导了一种三相AC-DC MC,即矩阵整流器系统的完整dq变换模型,在此基础上进行了较为系统和全面的性能分析,包括功率特性分析,如电压利用率、输出电压极性、输入功率因数、有功功率、无功功率以及视在功率等性能指标,并绘制成图加以比较分析,便于对该变换器性能的认识.分析认为,该变换器是一种柔性的四象限三相AC-DC变换器,其特征为:①输出直流电压在负的最大值到正的最大值之间连续可调,最大值为输入相电压幅值的1.5倍,并依赖于输入电流位移和负载电阻;②功率开关电路部分等效成一个理想的变压器,能够调压和调流,同时能够进行前后级阻抗变换;③输入端有功功率、无功功率和输入功率因数都与输入电流调制度、输入滤波器参数、输入电流位移和负载电阻大小有关;④无功功率的调节能力依赖于有功功率的调节.还分析了单位输入功率因数的运行条件,划分了矩阵整流器四象限工作制及功率特性.     

基于双有源桥式DC-DC变换器的电力电子牵引变压器的电压平衡控制

提出一种基于双有源桥式(DAB)DC-DC变换器的电力电子牵引变压器(PETT)的电压平衡控制策略,分析这种控制策略的作用机理,并提出一种PETT的起动控制方法。建立单个DAB的数学模型、DAB并联系统的整体模型以及DAB并联系统的电压平衡控制模型,以方便、有效地进行输出电压控制器、输入电压平衡控制器的设计。基于两单元PETT实验平台,开展仿真和实验研究,仿真和实验结果一致,变换器的稳态和动态控制性能良好。仿真和实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

一种分立元件小型电子变压器的设计

介绍了一种输入电压为AC220V,输出功率为50W,工作频率为30kHz的电子变压器电路,分析了它的工作原理,并给出了电路及所用元器件的选择计算方法。     

半桥三电平变换器的移相控制

针对4000V高压直流电压输入的变换器,提出了一种半桥三电平电路拓扑,并分析其工作原理和状态,采用移相控制方法实现了开关管的ZVS,并根据输入电压和输出电压的要求,设计出了电路的参数,利用相关仿真进行了验证。该变换器的工作原理在一个2kW的原理样机上得到了验证。     

汽车电子Buck变换器短路恢复输出过冲分析

详细分析了峰值电流模式下脉宽限流不能起作用的原因;探讨了用于汽车电子系统的Buck变换器在输出短路恢复过程中出现的输出电压过冲及由于CCM模式响应慢导致COMP脚电压不能迅速放电的问题;讨论了短路时输出二极管和引线电压使电感逐渐饱和的过程。分析得出了输出过冲前沿尖峰产生于电感和输出电容的谐振,功率管直通导致稳定后输出电压等于输入电压的结论。最后给出了解决该问题的电路。实验结果表明,该电路可有效抑制短路恢复过程中的输出电压过冲。