考虑不同运行状态的多端口直流断路器可靠性模型

针对现有研究未考虑不同运行状态对多端口直流断路器(multi-terminal DC circuit breaker,MTCB)可靠性影响的问题,提出一种改进的多端口直流断路器可靠性模型。首先分析MTCB结构、运行状态及工作原理。之后以示范工程成功应用的三端口混合式直流断路器为例,基于拓扑分析–可靠性框图法对各组件可靠性建模,通过故障后果分析法分析各组件故障影响情况及直流线路不同运行情况下MTCB运行状态,并通过故障树分析法建立不同运行状态及转移过程可靠性模型。在此基础上基于马尔可夫过程建立MTCB多状态可靠性模型,通过状态归总建立仅考虑积累工作状态和积累停运状态的2状态模型。最后算例基于唐家湾示范工程计算MTCB多状态可靠性指标,进行各端口直流线路可靠性对MTCB可靠性的影响分析,并与传统模型计算结果对比,验证所提模型的合理性和有效性。     

三端口混合式直流断路器的工程应用

唐家湾三端柔性直流配电网工程成功应用了世界首套±10 kV三端口混合式直流断路器,可实现多端换流站的联络及故障快速隔离,从而保障系统安全可靠运行。文中针对唐家湾三端柔性直流配电网故障隔离需求,提出三端口混合式直流断路器的拓扑结构、工作原理和技术参数。进而进行三端口直流断路器工程样机研制,开展电流开断试验,试验结果表明,三端口混合式直流断路器工程样机可在2.7 ms内开断10 kA故障电流。最后,将三端口直流断路器工程样机安装在唐家湾三端柔性直流配电网工程,并进行三端系统在线投入、三端系统在线退出和三端系统电流开断试验共3个关键试验,试验结果表明,三端口直流断路器运行状况良好,功能和性能满足工程设计和运行要求。     

基于RTDS的三端口混合直流断路器仿真试验

唐家湾三端柔性直流配电网工程成功应用了世界首套±10 kV三端口混合式直流断路器,可实现多端换流站的联络及故障快速隔离,从而保障系统安全可靠运行.针对珠海唐家湾三端柔性直流配电网工程中三端口混合直流断路器拓扑结构设计RTDS仿真模型,结合直流输电工程控制保护功能性能试验要求分析设计RTDS与控保系统接口,最后,对三端口...     

多端口级联式电力电子变压器可靠性评估模型及其应用

多端口级联式电力电子变压器(Power Electronic Transformer, PET)是未来实现多电压等级、交直流混联形态配电网的核心设备,其可靠性对于配电网可靠性水平影响较大。首先分析了多端口级联式PET典型拓扑结构及工作原理。其次基于工程可靠性原理研究建立了考虑器件冗余的PET可靠性评估模型。然后分析了PET对交直流混合配电网可靠性的影响。最后针对某"手拉手"结构交直流混合配电网进行算例分析。计算了PET不同设计模式、冗余度下的可靠性水平。进行了PET对交直流混合配电系统可靠性的影响及其灵敏度分析,验证了所提算法的正确性和有效性。     

星形共直流母线多端口电力电子变压器多状态可靠性模型及应用

星形共直流母线多端口电力电子变压器（star common DC bus multiport power electronic transformer, SBM-PET）各端口故障相互独立,具有多运行状态特点,目前缺少能有效表征其多状态可靠性的数学解析模型。为此提出一种SBM-PET多状态可靠性模型,并将其应用于交直流配电网可靠性评估。首先分析了SBM-PET结构及工作原理,根据SBM-PET各组成模块特点及故障影响范围对其进行功能模块划分,在此基础上考虑元件冗余配置建立SBM-PET各功能模块可靠性模型。然后根据SBM-PET各功能模块停运情况,基于马尔可夫过程建立SBM-PET多状态可靠性模型,求解SBM-PET不同状态下的概率、频率及平均持续时间可靠性指标,并基于此建立交直流配电网可靠性评估模型。最后算例分析计算了SBM-PET多状态可靠性及交直流配电网可靠性,结果验证了所提模型的有效性。     

考虑冗余系统故障率参数时变性的直流配电网可靠性评估

合理的元件层冗余配置是提高直流配电设备可靠性的有效手段,针对现有研究在进行直流配电网可靠性评估时缺乏对直流配电设备内部冗余系统故障率参数时变性的考虑,提出一种考虑冗余系统故障率参数时变性的直流配电网可靠性评估模型。首先,从冗余方式、冗余程度2个维度对冗余系统存在形式进行分析,归纳并推导出4种主要的冗余系统可靠性模型。其次,从可靠性度量参数的定义及观测值角度构建可靠度与故障率间的时变性数学解析模型,据此探讨传统冗余系统故障率参数不考虑时变性的机理性缺陷。然后,基于系统可靠性理论建立考虑冗余系统可靠性参数时变性的各直流配电设备可靠性模型,并据此建立了基于最小割集法的直流配电网可靠性评估模型。最后,算例分析验证了该方法的合理性。     

电容型直流断路器拓扑结构研究

高压直流断路器是多端直流输电及直流电网技术中的核心设备之一。文中对现有的各类电容型直流断路器进行了比较分析,指出了各类电容型断路器方案的优缺点及其应用场合;在此基础上,提出了一种基于预充电电容的组合式直流断路器方案;在详细描述了所提方案的拓扑结构、工作原理及控制策略后通过在PLECS中搭建三端环网模型对其可行性和有效性进行了验证;最后指出了电容型直流断路器未来的研究方向和需要解决的问题。     

电力电子设备对直流配电网可靠性影响

与传统交流配电网不同,直流配电网主要由大量电力电子设备构成,为评估其可靠性,建立了电压源型换流器、直流变压器和直流断路器的可靠性模型,分析了器件级冗余和设备级冗余对直流配电网可靠性指标的影响,对比分析了是否区分功能故障和绝缘故障对直流配电网可靠性指标的影响。并以双端电源直流配电系统为例,对这些影响因素进行了定量分析。研究结果表明,设备级冗余比器件级冗余更能有效地提高系统的可靠性,是否区分功能故障和绝缘故障主要对配备较少直流断路器的直流配电网的可靠性评估有影响。     

多端直流系统分区协调保护策略

针对多端直流系统的故障保护问题,首先分析了直流故障特性及多端直流系统保护难点,总结了现有多端直流系统故障保护方法。然后,基于一种典型的多端直流系统拓扑结构,以使用最少数量直流断路器为目标,提出了多端直流系统区域保护划分原则和分区保护策略。该方法将直流故障区域通过直流断路器与非故障区域进行隔离,从而使非故障区域可以继续维持正常运行,而故障区域则通过换流站交流侧断路器和直流侧开关进行保护和隔离。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台建模及仿真分析,验证了多端直流系统分区保护的有效性和经济性。     

环网式三端直流输电系统及直流断路器应用的分析与仿真

分析了多端直流输电系统的基本原理,利用 PSCAD/EMTDC 软件建立了多端直流输电系统仿真模型,并建立了含直流断路器的多环网式多端直流输电系统模型,通过仿真研究了直流断路器开断直流输电线路的过程,分析直流断路器在环网式多端直流输电系统中的作用.对直流断路器切除环网式三端直流输电系统一条输电线路的过程及切除故障换流站分别进行了仿真分析.仿真结果表明,当利用直流断路器切除环网式多端直流输电系统的一条输电线路时,输电线路的电流重新分配,能保证功率输送的连续性.在这种情况下,对各个换流站输出或输入的功率影响不大,对与直流系统连接的交流输电网影响很小.当切除故障换流站后,该系统最大限度地保持功率传输及电流的有效分配,保持稳定运行     

燃料电池供电系统中变换器应用

介绍目前用于燃料电池供电系统的DC/DC、DC/AC的电路拓扑以及它们之间的连接。     

车用PEMFC发动机超压问题的一种解决方案

质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为电动汽车的发动机具有高效、快速启动、零污染等优点,但由于其自身内阻比较大,使得燃料电池堆从开路到最大功率输出电压的波动很大,很容易超出直流/直流变压器(DC/DC)输入电压的允许范围,给电池组的设计带来很大的束缚。通过备用电池堆调整燃料电池输出电压,并根据其极化曲线的滞回特性给出了具体的控制方案和实现电路的原理图,实验证明该方案解决了DC/DC的超压问题,并且具有实现简单,可靠性强等优点。     

直/直变换器输入滤波器的设计

基于MiddleBrook's Extra Element Theorem,分析了输入滤波器与DC/DC变换器之间的相互作用.给出输入滤波器的设计准则:既能限制谐振峰值和保证稳态滤波效果,同时不影响变换器稳定性和抗扰能力,并给出单级式输入滤波器和多级式输入滤波器的具体设计方法.仿真和实验表明,按该方法设计的输入滤波器,具有体积小、重量轻、损耗低、谐振峰值低及衰减速率快等优点,在开关变换器场合具有重要应用价值.     

基于IGBT并联技术的大功率智能模块研制

为了满足电动汽车用大功率变换器大电流输出、高功率密度和高性价比的要求,本文对IGBT并联技术进行了仿真和实验研究.在提出实用的半桥IGBT并联测试电路和评价指标的基础上,将三个IGBT半桥并联,设计了一个输出电流可以达到1200A,容量为1.4MW的智能功率模块.试验证明,测试电路和评价指标具有很强的实用性,设计的开关模块也具有很高的性价比.     

一种超级电容器—蓄电池混合储能系统控制方法

设计了基于Boost功率变换器的超级电容器—蓄电池并联控制系统,提出了一种变增益的单极点—单零点补偿网络作为电流控制器,直接对蓄电池放电电流进行恒流控制,消除了超级电容器端电压变化对系统的影响。通过对开环系统的bode图分析,论证了控制系统的稳定性及动态性能。仿真结果验证了该并联控制方法可以实现两种储能元件的优势互补,并能优化蓄电池的放电电流。     

关于电力通信用DC/DC馈线短路问题的研究

分析了电力专用通信DC/DC直接挂于操作电源直流母线上,当发生馈线短路故障时DC/DC因自身短路保护而导致馈线开关不能可靠跳闸的问题,试验验证了此问题发生的机理,以及在DC/DC输出母线并联适当电解电容解决此问题的有效性.     

大规模新能源发电集群直流汇集及输送方案研究

随着多端直流和直流电网等先进输电技术的不断发展,在中国大规模新能源发电基地逐步构建直流汇集与输送系统,并与现有的交流电网互联,形成高比例新能源接入的交直流混联系统,将会成为中国未来电网形态发展的主要特点之一。针对中国西部地区大规模新能源发电集群的直流汇集及输送问题,深入分析了新能源电站场站内部、场站之间的汇集组网方式,并基于分层分区的原则设计了大规模新能源发电集群多层级直流汇集与输送系统方案,在此基础上,以中国甘肃酒泉地区千万千瓦级新能源发电基地为场景,设计了相应的汇集输送方案,并对其输送容量、电压等级、关键设备需求进行了探讨,为未来大规模新能源发电集群的直流汇集与输送方案的研究与建设提供参考。     

适用于直流电网的推挽式直流自耦变压器及其控制策略

基于双有源桥拓扑结构的能量传输机理,通过融合直流自耦变压器与模块化多电平换流器的拓扑演绎规律,提出了具有高传输效率和高运行可靠性的推挽式直流自耦变压器。分析了推挽式直流自耦变压器的工作机理、控制策略和系统参数对运行特性的影响。通过采用特定拓扑结构的四绕组变压器并结合推挽式工作模式,推挽式直流自耦变压器内部的特定四绕组变压器可由2个相同的单相双绕组变压器等效代替分析,极大简化了稳态控制策略的设计难度。PSCAD/EMTDC仿真验证了推挽式直流自耦变压器的技术可行性与有效性。     

一种新型数字控制全桥DC/DC变换器的设计

传统的模拟控制DC/DC变换器,其控制方法单一,硬件电路结构复杂,因此极大地制约了电源效率的提高和电源硬件成本的缩减.本文提出了一种电源数字化控制方案,采用了一种先进的电路拓扑并结合ARM处理器设计了一种全数字控制方法.该方案可以有效地减小电源的体积,降低电源的成本,提高电源的效率.本文的零电压零电流变换器拓扑结构合理...