输电线缆组合材料式CT低电流取能技术研究与应用

电流互感器（CT）感应取电是目前输电线缆在线监测设备最有效的供能方式。但输电线缆低电流会导致CT无法取能,进而会导致设备供能死区情况发生,危及电力系统安全。因此提出了一种基于锰锌铁氧体与硅钢片串联组合式CT磁芯结构以解决CT低电流取能问题。为验证该磁芯结构低电流取能的有效性,通过采用叠加磁通法给出组合式磁芯结构不同材料占比λ与初始磁导率的关系,进而得到满足实际项目需求的λ值。为了验证理论分析的正确性,搭建了一套CT取能实验平台。实验结果表明,在输电线缆低电流为12 A时,组合式磁芯结构比常规硅钢片取能CT的感应电压提高约30%,重量减少约15%,整体功率提高约24%,进而最大限度解决了供能死区问题,具有一定的工程实用价值。     

高压输电线路CT取能电源性能分析与优化

为解决常规电流互感器(CT)电源取能范围小与电压不稳定等问题,提出一种磁芯并行工作结合超级电容器的CT取能电源设计方案。建立CT取能电源等效模型,分析电源输出电压与功率数学模型,并根据数学模型分析磁芯材料对取能范围的影响;同时为电源增设超级电容储能系统,分析电容电压与取能效率之间的关系,并选择合适的电容电压提高电源取能效率。仿真结果表明,提出的CT取能电源能在3～1000 A稳定供电,有效防止CT饱和,保证电源稳定可靠工作。     

一种可用于无线电能传输的取能装置设计

针对市场上不少基于电磁感应原理制作的电源装置取电效率低、稳定性差、易于损坏的缺点,在此提出一种用于无线电能传输的线路取能方案。首先,在现有电流互感器(CT)取能装置制作工艺的基础上,增加对铁心材质、参数的考虑,选择铁心优化设计装置。同时,将新型GaN晶体管引入电能转换单元中,满足模块轻、薄的需求,并增加冲击、限压保护功能,以满足高压输电线路电压、电流条件复杂多变的需要。再重点探讨了GaN器件驱动特性,完成了隔离变压器驱动电路设计。最终,制作取能样机并进行实验验证。     

结合超级电容与锂电池的CT取能电源研究

分析对比输电线路在线监测设备的供能方式,针对课题组现有电流互感器(CT)取能电源存在的效率低、铁芯易饱和、输出电压不稳定、存在供电死区等缺陷,提出了一种结合超级电容与锂电池的CT取能电源。利用穿心式铁芯作为取能CT,将大容量超级电容接于整流电路之后,通过分析电容电压与CT取能效率之间的关系,选择合适的电容电压达到最高效率。另外,通过处理电路和锂电池,使CT在不同的输电线电流下工作在断续取能或者全时取能状态,实现一次电流在很小至较大范围波动时电源能够为负载提供稳定的直流电压。测试数据表明,研制的CT取能电源输出功率足够满足要求,能有效防止CT饱和,工作稳定可靠,无供电死区,并具有较大的瞬时功率。     

磁阀式饱和电流互感器的理论研究

普通高压在线取能电流互感器(CT)在一次大电流状态下铁心饱和,二次绕组感应电势畸变为尖峰脉冲电压,饱和程度越深,脉冲宽度越窄,导致难以稳定获取较大功率的能量。笔者通过对饱和机理深入分析,揭示出普通CT饱和过程中铁心磁导率变化和一次电流变化失配是内在原因,并由此提出了铁心饱和控制方法———区间配合法。基于该方法,通过对磁阀式饱和CT的工作原理、数学模型、工作特性及实验分析,表明磁阀式饱和CT可以实现铁心饱和过程中CT有效磁导率变化与一次电流变化的配合特性,能够满足一次电流大于200A时1W功率电源的在线取能要求。     

电子式电流互感器高压侧自励源供能方法研究

介绍了一种直接从高压母线获取工作电源的电子式电流互感器结构方案,讨论了‘自励源’设计中的若干问题及应对策略,提出磁场取能方案中的限流‘漏斗结构’,给出了整机实验结果。     

输电线路磁感应取能装置的参数特性与优化设计研究

磁感应取能装置能够实现输电线路传感节点稳定自供电,其中,基于电流互感器（Current Transformer, CT）的感应取能方法应用最为广泛。为了提高取能CT的输出功率,减小磁芯体积,减轻输电线路压力,本文分析和研究了取能CT的感应取能原理,寻找其中的电磁等效关系,分析取能CT的功率输出,并研究取能参数和取能时间对最大输出功率的影响。在满足输出功率要求的前提下,合理设计磁感应取能装置的参数,使其工作在最大功率点,使其体积最小。通过仿真研究,验证了理论推导的正确性,在设计的参数下能够满足功率需求,与理论设计值相比,磁芯截面积和二次绕组匝数的误差小于10%,验证了设计方法的可行性。     

带内置CT的40．5kV级真空断路器结构优化设计

介绍了带内置电流互感器的高压真空断路器的结构。并针对实际应用中出现的一些问题提出了具体的设计方法和有效的改进措施。     

高原山区220kV线路雷电流幅值的统计和分析

本文根据多年来采用磁钢棒进行雷电流观测获得的数据,对雷电流幅值概率分布、雷电流极性、地面落雷密度以及击杆、击档规律等问题进行统计分析。     

变电站站用交流电源系统失压风险分析与控制策略研究

针对目前站用交流电源系统存在单一故障导致站用交流电源系统全站失压的风险,从站用交流电源系统接线方式、运行方式及继电保护闭锁ATSE方式等角度进行风险分析,提出了站用交流电源系统全站失压风险控制策略。通过应用该策略可有效避免单一故障导致站用交流电源系统全站失压事件的发生,为变电站站用交流电源系统的设计、运维及检修提供技术指导。     

高频高压交流电源的研制

传统的工频升压高压电源体积和重量均很大且性能差、效率低,此外还对电网注入大量谐波,不适合科研及现代工业应用中的实际需要。为解决以上问题,研究了高频高压交流电源的系统结构及工作原理,采用先进的低压交流电弧技术、高频开关电源技术、单片机控制和阶段式电流保护技术,应用并改进新型电源电路拓扑结构,研制了一种应用于水中产生等离子体的高频高压交流电源。设计高频高压变压器是该电源的难点,对此进行了重点介绍并根据实测数据进行了电源的仿真分析,最后给出了样机的实测电压波形。实验结果表明,设计中应用的新型变换技术较好地解决了预研问题,从而证明了设计的可行性,为进一步完善电源系统提供了充分的依据。该高压电源频率10~30 kHz连续可调,具有体积小、重量轻、系统运行安全及控制方便等优点。     

基于VSC-HVDC的风电分散并网下垂控制策略

海上风电的大规模开发使得柔性直流(VSC-HVDC)输电技术得到了越来越广泛的关注与应用。文中通过引入交流电压下垂控制,提出了基于VSC-HVDC的适应送端交流分散模式下的风电场多端并网的协调控制策略。在柔性直流输电传统控制策略的基础上,保留配电网侧逆变器的定直流电压控制,以保证系统功率平衡;而使风电场侧整流器采用交流电压下垂控制,以代替原有的恒功率控制,从而引入下垂控制的无需通信联系和合理动态分配等优势。仿真分析表明所提控制策略不仅能保证有功出力灵活自动跟踪系统额定值,而且还具有一定的负荷波动容忍度和交直流故障隔离功能,且在风电场采用送端交流分散模式同时向多端配电网供电时,能在风电机组切出系统的情况下快速实现潮流反转,以保证系统供电可靠性,并能自动按照额定比例在各配电网间合理分配动态功率,为风电分散并网的协调运行提供了有效的解决途径。     

高压输配电线路在线监测设备供电电源的研究

针对目前高压输配电线路在线监测设备供电电源的缺点,提出了一种新型供电电源设计方案。采用两个不同材质的取能磁芯并行工作,根据电流范围选择合适的磁芯进行取能,同时将感应取能供电与锂电池供电相结合。通过对比不同磁芯材料的特性,选定了铁基纳米晶合金与硅钢片制作磁芯,并设计了电源电路。实验测试结果表明:该供电电源可在电流为0 A~1 000 A范围内稳定供电,无电源死区。     

适用于飞机电网的并联型有源电力滤波器功率电路及其控制策略

针对飞机电网频率较高、电源内阻抗较大的特点,采用并联型有源电力滤波器实现对电网谐波的集中抑制。采用改进的交叉矢量算法实现对基准补偿电流的检测和计算,采用滞环电流控制实现对较高频率电源系统瞬时电流的补偿,同时对直流侧电压进行稳压调节,并推导其传递函数。仿真和实验结果验证了将APF应用于飞机电网的正确性和可行性,表明采用本文的有源滤波器可集中抑制电网谐波电流,具有较好的补偿效果。     

斩控补偿式单相交流稳压电源设计

交流稳压电源的体积、精度和重量等参数对一些设备至关重要,而目前市场上提供的小容量单相交流稳压电源普遍难以达到精度高、体积小的要求,为此设计了一种单极性斩控串级补偿式交流稳压电源,它采用斩控式交流调压和串级补偿技术,利用电压闭环控制方式.稳压控制系统采用STC12C5A62AD单片机,该单片机带A/D输入和PWM输出,使...     

电子式电流互感器高压侧电源的研究与实现

简要综述了电子式电流互感器的发展,介绍了几种高压侧电路的供能方案并进行了对比。通过特制的电流互感器从母线感应能量,研制出一种用于高压侧电子电路的工作电源。探讨了在应用中可能会出现的一些问题。实验结果表明,该电源能在2倍额定电流下提供不小于 400mW的功率,基本能满足高压侧电子电路的功耗要求。     

双PWM控制交流励磁电源直流链电压的稳定控制策略

双脉宽调制(PWM)控制的交-直-交电压型变频器适于用做交流励磁发电机的励磁电源,但交流励磁发电机运行状态的改变会引起双PWM交-直-交变频器直流链电压的波动,不利于整个发电系统的稳定运行.文中结合交流励磁发电机的运行特点,深入分析了直流链电压波动的原因,提出了基于转子侧变换器瞬时功率反馈控制的双PWM控制策略.实验结果验证了所提出的改进控制策略的正确性,该方法可有效维持发电机运行状态突变时直流链电压的稳定,大大增强了发电机系统的动态响应能力和稳定性.     

基于ADuC841单片机的激光电源控制电路设计

针对电子式电流互感器高压侧一次转换器的供能问题,设计一种基于ADuC841单片机的反馈式激光电源供能系统,包括激光电源驱动电压的反馈调制、驱动电流的过流监控、散热保护以及各参量的LCD实时显示,实现激光电源稳定输出6mW功率.ADuC841单片机内部集成了A/D、D/A转换器,节省了系统空间,另外,采用PPM光电供能模...     

基于LCC谐振变换器的高压直流电源设计

为提高高压直流电源效率,降低其体积和重量,这里介绍了一种基于LCC谐振变换器的高压直流电源设计方法。结合移相脉宽调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)方法,实现变换器在全负载范围内的软开关。首先分析了LCC电路的工作原理,并采用基波近似法进行数学建模,在此基础上,给出不同负载时频率、占空比与电压增益的关系曲线,为设计LCC谐振变换器提供理论依据。最后通过一台峰值电压35 kV,额定功率7 kW的电源样机验证了设计的正确性,系统采用闭环控制,提高了输出电压的精度。     

基于多变流器控制的可靠供电岛接入拓扑及其控制策略

提出了可靠供电岛方案,描述了其在保障可靠供电、高质量供电以及促进配电网智能化方面的优越性。以双电源、双负荷可靠供电岛为研究对象,首先给出了方案的拓扑结构,提出了控制策略,并建立了其数学模型。理论分析表明,该控制策略普适于可靠供电岛运行于不同工况,具体控制时仅可控量设定数值不同而控制策略无须切换。其次根据所提控制策略,详细设计了岛内各变换器的控制方式。最后在不同工况下仿真验证了可靠供电岛功能的可实现性,进一步表明了基于所提控制策略的可靠供电岛方案在保障可靠供电和高质量供电方面的有效性。