基于超导储能型脉冲变压器的脉冲电源放电研究

为了实现超导电感磁储能脉冲电流输出,本文针对一种基于超导储能型脉冲变压器的脉冲功率输出模式展开研究.该模式使用非线性电阻作放电电阻.根据非线性电阻的特性,本文结合仿真研究了非线性电阻转变电压对系统能量转换效率的影响,并通过与线性电阻比较了使用非线性电阻的优势.仿真结果表明这种脉冲功率电源模式是可行的,通过选择合适的非线性电阻的转变电压,可以在当前技术条件下获得较高的脉冲电流输出和较高的能量转换效率.     

基于超导脉冲变压器的脉冲电源剩余能量回收方法

针对基于高温超导脉冲变压器的电感储能脉冲电源,提出一种提前主动回收剩余能量的方法。该方法通过利用一个桥式电容转换电路吸收放电初始阶段的漏感能量,而在负载电流脉宽达到要求后,利用回收的漏感能量使二次侧电感电压极性改变,进而快速切断负载电流,并将剩余能量转移至一次侧电感中。仿真和实验结果表明:该方法可以快速切断负载电流和回收剩余能量,而且负载电流的切断时刻可控。实验结果和仿真结果反映的规律与理论分析基本一致,表明了该方法的有效性。     

超导储能功率脉冲电源中脉冲变压器的研制

利用脉冲变压器模式的超导储能功率脉冲电源能有效地提升输出电流,针对这种模式,笔者重点介绍了降压升流型脉冲变压器的一种设计方法.文中先建立了脉冲变压器的等效电路模型,给出了脉冲变压器的技术要求和结构参数设计.通过理论分析和参数计算研制了一台脉冲变压器,对研制好的脉冲变压器进行仿真和实验测试,结果表明:实验输出波形与仿真波...     

多级超导脉冲变压器的协调放电模式分析

为了探索多级超导电感储能的脉冲功率技术,设计两种基于多级超导脉冲变压器的XRAM结构的脉冲电源模式,并对其协调放电特性进行分析和仿真研究。首先介绍单级的基于超导脉冲变压器和电容器混合储能的脉冲电源电路及其工作原理。然后结合XRAM电路的结构特点,设计两种XRAM结构的脉冲电源模式,分析这两种脉冲电源模式各自的特点,仿真研究其不同的协调放电方式。最后选择负载电流脉冲的幅值、半高宽、矩形面积比和能量传递效率等四个性能为指标,分析两种脉冲电源模式的输出特性。结果表明:多级超导脉冲变压器可以采用XRAM电路结构,在多级同步放电的模式下负载电流脉冲在幅值、半高宽和能量传递效率等性能方面要优于非同步放电模式。     

脉冲电源对电弧放电等离子体温度的控制研究EI北大核心CSCD

等离子体温度是电弧放电过程中的重要参数,控制等离子体温度能够有效的控制等离子体化学反应过程。为此,在研制电感储能和电容储能2种脉冲电源的基础上,测定了在不同放电频率、电容电压和储能电容条件下的脉冲电弧放电等离子体发射光谱,并计算了对应条件下的温度。结果显示:电弧放电等离子体温度可以通过改变电感储能电源中的放电频率和电容储能电路中的电压和电容值控制,其线性关系良好,相关系数分别为0.946、0.974和0.979。     

一种新的三绕组自耦变压器的非线性建模

自耦变压器的精确建模在分析变压器运行于磁饱和区域的特性时至关重要。从单相三绕组自耦变压器的电磁关系入手,推导出折算到高压侧的三绕组自耦变压器的等效电路。给出模型中的线性绕组漏阻抗参数和非线性激磁阻抗参数的计算方法,并详细介绍了利用磁等值回路图得到激磁电抗非线性电感的方法。然后给出了利用JA磁滞模型编程实现非线性电感的方法。最后通过FORTRAN语言在PSCAD中搭建三绕组自耦变压器模型。仿真结果验证了所建模型能够准确地反映自耦变压器的非线性特性。     

三种电感储能型脉冲电源电气性能的比较

详细分析了三种典型电感储能型脉冲电源的原理。在保持初始电感总储能相同的前提下,基于Simplorer8软件,对三种拓扑进行了仿真,选取了主开关元件耐压水平和负载电流倍增系数这两个主要的电气性能指标,对三者进行了比较。     

一种电容式调压脉冲功率电源设计和工作分析

为了设计研制一种电容式调压脉冲功率电源并分析其工作特性,采用双向晶闸管调压、升压整流和限流的充电方式,以及先粗调后细调的策略向电压给定单边逼近以实现快速高精度充电。分析了3种感性负载的放电脉冲工作形式:弦波脉冲电流配合电容反充能量回馈,可用于重复频率要求较高的场合;续流波电流的有效脉宽较宽,可用于要求放电高频分量相对较小的场合;交流衰减波电流可用于永磁体的退磁等应用中。放电电流峰值由负载电感和电阻值共同决定,减小电感能大幅度提高输出功率,但受放电晶闸管的指标di/dt的制约电感有最小值。电容反充电压能量回馈是提高脉冲功率电源效率和增加电源重复频率最有效的手段。给出了评价和使用该类电源技术指标的计算方法,除了最高工作电压、最大储能之外,可根据负载给出最大输出功率、输出峰值电流、最大电压重复频率等技术指标,并可在给出的曲线上选取匹配的工作参数。     

一种固态开关紧凑高压脉冲电源的设计与仿真

为了满足运载工具对脉冲放电电源的需求,设计了一种利用车载蓄电池作充电电源,采用两级电感储能、电容传输能量的拓扑电路,脉冲变压器输出最大幅值30 kV、ns级上升沿(反应器负载)、高压脉冲重复频率1 kHz的用于放电处理汽车尾气的全固态开关紧凑型高压脉冲电源;分析了电源主电路工作原理,对电路的动态工作进行数学建模和解析求解,并用Matlab仿真给出一组典型的电源工作波形,为电源设计和元件参数选取提供了依据。在给定电路和负载参数下对电源工作进行PSpice仿真分析的结果表明,该方法能真实反映实际元器件参数对电路工作的影响;该电源能胜任一定范围的阻、感、容性负载下的工作,负载特性可用于电路设计的改进和用户参数的选取,特别是容性反应器负载的特性表明电源可用于汽车尾气的处理。     

一种电阻脉冲分压器的研制

陡前沿高压脉冲测量对分压器的响应性能提出了非常苛刻的要求。电阻分压器对地分布电容是影响其性能的关键因素。采取在高压臂的低压端加入套筒电极的补偿措施,部分地收集原本由高压臂电阻体流向地的杂散电容电流,并调节各相关参数的匹配以减小分压器高压臂对地分布电容的影响,研制出了一种新型的电阻分压器。PSpice性能仿真分析表明:该设计可以减少响应时间和上升时间3 ns以上,改变电极的长度即可在一定的范围内调节其响应性能;适当的电感将有助于降低上升时间。仿真分析还证实了阶跃响应上升时间能够实现<1 ns。对准阶跃波、静电放电枪校准波及纳秒双指数脉冲的实验测量表明该分压器性能优越。     

电感储能连续脉冲电源驱动电磁发射系统仿真

为探索连续电磁轨道发射用超导电感储能脉冲电源,建立基于单模块高温超导脉冲变压器的连续脉冲电源电路,对脉冲电源电路驱动电磁发射系统的不同放电阶段进行数学建模,仿真分析电路参数对电磁发射特性的影响,最后实验验证脉冲电源的可行性。仿真中基于储能27.72 kJ的单模块的高温超导脉冲变压器,当耦合系数为0.95,转换电容为400μF,副边电感为9.2μH,抛体质量为21.61 g时,得到510 m/s的发射速度,原边电感在放电结束后可回收剩余能量6 kJ。结果表明基于高温超导脉冲变压器的连续脉冲电源用于电磁发射系统是可行的,并有利于系统能量利用效率的提高和连续电磁发射的实现。     

基于电力电子变压器的三端协调控制

为研究电力电子变压器对主网、交流微网、直流微网的三端协调控制,根据微网内分布式能源出力与功率缺额,提出了一种确定储能荷电状态预期值的方法。并基于此荷电状态值,综合考虑微网内源、荷、储三者关系,将微网运行状态划分为电源型微网和负载型微网。电力电子变压器根据微网类型,控制交直流微网功率流向与大小,最大化消纳分布式能源,以减少微网对配网的功率回馈次数及回馈时产生的功率损耗。仿真结果和实验数据验证了所提划分方法和控制策略的有效性。     

基于电子式互感器的变压器励磁涌流识别方法

随着电子式互感器研究的日趋成熟及智能变电站的快速推进,智能变电站已广泛采用电子式互感器获取电流及电压信号。传统的变压器保护采用励磁涌流中的二次谐波含量区分励磁涌流和故障电流,从而对差动保护进行闭锁。但在空投或故障切除后恢复供电时,变压器内部发生轻微匝间故障,受非故障相励磁涌流的影响,差动保护可能延迟动作甚至拒动。针对上述原理的缺陷,提出了二次谐波“或”闭锁原理加故障开放的励磁涌流识别方法。试验结果表明,改进方案能明显提高变压器内部故障时差动保护的动作速度。     

基于双星型多电平潮流控制器与YNvd变压器的同相供电系统

针对高速电气化铁路领域中存在的负序、谐波与电分相问题,提出了一种基于双星型多电平潮流控制器与YNvd平衡变压器的新型铁路同相供电系统。该双星型多电平潮流控制器为交交变换结构,由四个多电平级联型H桥子模块链节组成,无需直流母线电容。与潮流控制器两端均通过降压隔离变压器连接于变压器二次侧的传统作法不同,该系统将双星型多电平潮流控制器的一侧连接于YNvd平衡变压器二次侧?相分接头,减少了一个降压隔离变压器的成本。分析了该同相供电系统的拓扑结构与工作原理,提出了一种综合控制策略,最后通过仿真验证了所提方案的可行性与有效性。     

基于磁轭结构的脉冲涡流热成像激励效果比较

针对目前脉冲涡流感应热成像无损检测中激励线圈加热不均匀、受提离影响大的问题,将导线缠绕在磁轭装置上加载电流,分析其激励效果。为确定线圈缠绕位置对激励效果的影响,比较了不同装置激励时裂纹两端和底部的涡流分布及温度分布。结果表明,引入磁轭装置后系统的能量传递效率得到很大提高,同时激励的不均匀性减弱。激励线圈均匀分布在磁轭装置横梁及两极靴时激励效果最好。利用最优激励模型对不同方向的裂纹进行检测,结果表明,铁磁材料表面各个方向角的裂纹都可以被检测到,非铁磁材料方向角较小的裂纹不能被检测到。根据试件表面最高温度随裂纹方向角增大而线性增加的特点可以识别裂纹的方向角。     

Auto-balancing transformer based on power electronics

An auto-balancing transformer based on power electronics is designed and proposed to prevent voltage or/and current unbalances arising on the primary side system from infecting the secondary side system, or in reverse. The multilevel converters and interleaving parallel connection technology are adopted in the transformer design to match the demand of power automatically balancing and high-voltage and high-power application. The operating principle is analyzed in detail and an effective control scheme is developed. To verify the new features of the proposed design, a detailed computer simulation model is established using Matlab\Simulink and typical simulations are carried out. And the experimental verification is also presented. All show satisfactory results.     

利用磁滞回线辨识变压器励磁电感研究

针对变压器在空载情况下副边电压,电流数据未知,励磁电感不易获取的缺陷,提出了利用变压器磁滞回线上的离散数据点求励磁电感的方法。该方法具体步骤是首先根据变压器空载时原边的电压电流采样数据点找出此时关于磁链与电流的函数关系（磁滞回线）,然后由磁滞回线上关于磁链和电流的离散数据点找出算法求励磁电感。通过ATP和Matlab软件相结合,仿真出了磁滞回线和相对应的励磁电感,得出了磁滞回线和励磁电感变化情况与理论分析相符。此方法可以求出空载时的励磁电感。     

基于YN-vd接线变压器的新型同相牵引供电系统

提出了由一种YN-vd接线平衡变压器和平衡变换装置BCD(Balance Converting Device)构成的铁道牵引系统同相供电方案.平衡变换装置由2个电压型单相有源滤波器构成,用以补偿负载的无功和谐波电流,以及变压器2个副边绕组的不平衡电流.无论牵引负载的性质及负荷的分布情况如何,经过变换之后,变压器的输入侧都表现为三相对称的纯阻性负载.分析了系统的结构和工作过程,提出了单相有源滤波器的状态优化控制方法.以一列满载运行的机车为对象,进行了供电系统的软件仿真研究,仿真结果证实了系统结构和控制方法的正确性.