混合式直流断路器用真空机械开关及驱动电路的研发

混合式直流断路器综合了真空机械开关通态损耗低和电力电子组件响应速度快的优点,在中远距离直流高压输配电系统和中压直流微电网中得到广泛的应用.真空机械开关作为混合式直流断路器的关键部件,其分断速度直接决定了混合式直流断路器的开断性能.在前期研究的基础上,进行了电磁斥力机构及其脉冲电容驱动电路的方案设计,并利用有限元仿真分析平台,通过改变斥力线圈匝数、电容电压等关键参数对电磁斥力机构进行仿真计算,分析变化量对分闸过程的影响,并依据仿真结果研制了２kA 真空机械开关样机。     

基于新型混合式断路器的IGBT缓冲电路研究

分析了新型混合式断路器的IGBT开关特性,在总结3种传统IGBT缓冲电路的基础上,提出一种优化的适合于新型混合式断路器的IGBT缓冲电路。该电路能在不降低吸收过电压效果的基础上,改变充、放电回路的电容,使放电时间跟随电容改变而改变,满足具体主电路对IGBT导通时间变化的要求和满足不同IGBT开关频率的要求。通过仿真和理论分析证明了该优化缓冲电路的有效性和适用性。     

适用于高压直流断路器的多断口串联高速机械开关同步性研究

多断口串联的高速机械开关作为混合式高压直流断路器的重要组成部分,其多断口间的同步性对高压直流断路器的开断性能有着重要影响。对多断口高速机械开关的拓扑结构和工作原理进行了研究,分析了操动机构的线圈参数、储能电容、环境温度、充电电压、控制系统等因素对同步性的影响规律,并提出了通过控制线圈内阻、储能电容值偏差和工艺等措施保证断口间的同步性。在此基础上,对张北多端柔性直流工程535 kV混合式高压直流断路器用高速机械开关的同步性进行测试,测试结果表明各断口的分散性在 ±0.2 ms内,为高压直流断路器的可靠开断提供了保证。     

新型高压直流断路器的自供能控制策略

提出了一种新型混合式高压直流断路器的拓扑结构及其自供能控制策略。该新型断路器包括超快速机械开关、负载转移开关和主断路器等部件。负载转移开关和主断路器都是由增强型半桥子模块构成。通过所设计的控制策略,可以使子模块中的电容在正常工况下带电运行,进而可以为子模块中的IGBT提供驱动所需要的能量。该新型断路器存在启动充能模式、稳态运行模式和故障处理模式3种运行模式。针对上述3种运行模式分别提出了相应的控制策略。增强型半桥子模块是新型直流断路器的核心元件,给出了其关键参数的选取方法。在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建了四端直流电网模型,仿真结果验证了所提的新型高压直流断路器及其控制策略的可行性和有效性。     

基于LC电源的混合式高压直流断路器分断试验方法

直流断路器分断试验为运行试验中最为核心的部分,其有效性直接关乎直流断路器电气性能的验证。该文针对柔性直流电网用混合式高压直流断路器分断试验展开研究,目的在于提出具有工程可行性的分断试验方法和试验参数。首先,在对混合式高压直流断路器原理和工况分析的基础上,揭示了混合式高压直流断路器整机应力特性;然后,在应力提取的基础上,提出了LC电源试验电路以及参数;最后,通过200 k V断路器整机短路电流分断试验验证了试验电路和试验方法的准确性。实验结果可为混合式高压直流断路器试验系统设计提供参考。     

一种强制换流型混合直流断路器方案

作为高压直流输电的关键设备之一,直流断路器受到了广泛的关注。混合直流断路器继承了机械断路器通态损耗低与固态断路器开断迅速的特点,是目前直流断路器研究的主要方向。文中着重分析了影响基于全控型电力电子器件的强制换流型混合直流断路器开断速度的因素,针对辅助换流电路中缓冲电容放电回流影响机械断路器动作时间以及能量吸收电路吸收能量的时间问题,提出一种强制换流型混合断路器方案,该方案能够防止缓冲电容电流回流,同时减少避雷器吸收能量所用时间。对该断路器各个工作阶段的数学模型进行了数值分析,通过Pscad/EMTDC软件对故障状态混合断路器开断过程进行仿真,并且与典型强制混合直流断路器开断过程进行比较,验证了该方案切实可行。     

混合式高压直流断路器的控制策略与实验研究

现有的高压直流断路器能够在几十ms内断开电路,但对于高压直流输电系统,远不能达到要求。基于半导体的高压直流断路器能克服动作速度上的问题,但需要大量电力电子开关器件串并联,有很高的技术难度,同时会产生大量损耗。为了克服上述缺点,采用一种混合式高压直流断路器的拓扑结构。首先介绍了断路器开通和关断的原理,接着提出一种故障预处理的控制策略,在故障发生时提前进行换流,从而缩短故障发生后线路开断的时间;最后利用PSCAD进行建模仿真,制作了单元样机进行降压实验。仿真和实验结果证明：在系统发生短路的情况下,混合式直流断路器能够快速开断短路电流,还可以在直流线路分断后为直流线路及负载中储存的能量提供释放回路。     

对称电容谐振式高压直流装置送能系统

高电位驱动电路的送能系统是保证混合式直流断路器稳定工作的关键设备.与目前"磁隔离"送能原理不同,利用电容器"隔直通交"特性和LC电路串联谐振原理,提出一种对称电容谐振式高压直流装置送能系统,实现了地电位侧电能向高电位直流侧装置的高效传输.分析了该送能系统的工作原理,并针对该拓扑结构提出了电路参数设计原则和设计方法以及若...     

适用于高压柔性直流的混合式直流断路器

动态均压难、小电流下分断时间过长及经济性不高是制约混合式直流断路器应用和推广的因素,为此,提出一种适用于高压柔性直流的改进型混合式高压直流(HVDC)断路器拓扑方案.介绍了主支路电子开关和转移支路电子开关拓扑结构,并对关键元件设计给出了理论分析和说明.最后研制了500 kV混合式HVDC断路器样机,并搭建样机运行试验系...     

直流断路器技术发展综述

柔性直流输电和多端直流电网对能够快速开断大电流、可靠性和经济性好的高压直流断路器有日益迫切的需求。综述了直流断路器的拓扑形式,分析了机械、全固态及混合式等直流开断方式的特点及适用场合,指出混合式强制换流方案、机械式预充电人工过零方案更易满足高压大容量直流系统的高速开断要求。提出混合式直流断路器的研制重点在于提高机械开关的操动速度,减少元件数,提高可靠性与经济性;机械式直流断路器应重点关注详细拓扑、机械开关灭弧单元在人工零点下的极限开断能力、振荡回路参数优化和快速机构的研制。     

HVDC技术的发展应用情况综述

HVDC(高压直流输电)技术在我国具有广阔的应用前景。本文对HVDC的特点及其发展应用情况,我国HVDC工程建设的国产化情况,HVDC在我国的应用前景,以及多端HVDC、轻型HVDC和电容换相换流器(CCC)等新型HVDC技术的发展应用情况进行综述。     

超高压大功率直流输电系统的先进控制技术应用及发展

在总结直流输电系统常规控制策略的基础上,综合评述了近年来先进控制技术在高压直流输电HVDC(High-Voltage Direct-Current power transmission)控制及调制技术中的应用研究现状．介绍了当前各种控制研究所采用的技术路线和实现方式．重点分析了各种控制方法和控制策略的优点和不足．指出了HVDC控制研究中亟待解决的问题,如控制策略的综合评估,系统化多馈入交直流系统直流调制信号选取原则．具有自适应阻尼能力的HVDC小信号调制技术．具有鲁棒性的大信号调制技术．全局协调控制等。对可能的研究手段进行了探讨。     

轻型高压直流输电技术的发展与展望

介绍了在原有高压直流输电(HVDC)基础上，以电压源换流器和绝缘栅双极晶体管为主要部件发展起来的轻型HVDC技术，分析了轻型HVDC的基本原理和技术特点，比较了轻型HVDC与传统HVDC之间的区别，简要介绍了轻型HVDC在国外的一些工程应用以及我国的研究现状，并指出目前的主要研究领域，展望了其发展前景。     

基于Brune综合法的HVDC换流站阀系统宽频建模

为了预测计算晶闸管开断产生的电磁干扰噪声,准确建立阀系统各元件（晶闸管、阻容均压回路、均压电容、饱和电抗器）的宽频等效电路模型是十分必要的。为此,提出基于Brune综合法的HVDC换流站阀系统宽频建模方法：在测量得到各元件散射参数后,对测量到的数据进行转换和有理逼近,得到有理逼近表达式后应用网络综合方法进行电路建模。将等效电路的EMTP仿真结果与测量结果进行比较,验证了模型的正确性。     

高肇直流极二直流线路电压光电传感器故障及其解决方案

电压波动现象会对直流输电系统的安全稳定运行造成较严重的影响,长期的现场分析研究发现,高压直流输电系统经常出现的电压传感器故障是导致电压波动的直接原因.通过分析光电传感器在高肇直流高压直流分压器中的布局结构,阐述电压波动对高肇直流输电系统控制保护及极控软件监视功能的影响,针对高肇直流极二高压直流分压器二次回路单只传感器故障进行仿真分析,提出一套定位及更换故障光电传感器的参考方法.     

基于遗传算法的HVDC整流器自抗扰控制器设计

针对自抗扰控制器(ADRC)参数不易整定的不足,在ADRC的参数整定中应用了一种综合考虑了控制器动态性能和被控对象输入受限两方面的改进遗传算法,该算法应用到直流输电系统的整流器控制器的设计中可提高HVDC的鲁棒性。仿真结果表明所设计的整流器定电流自抗扰控制器具有良好的控制性能,对系统的外扰和模型参数的摄动具有良好的适应性,所提出的整流器自抗扰控制器设计方法有效可行。     

直流输电系统的动态模拟

设计了高压直流输电动态模拟系统,该模拟系统的目的是为了校验应用于工程的直流控制保护系统,并进行理论研究。根据模拟总体设计原则,对主接线、换流变、换流阀、直流场、交直流滤波器、线路大地回路进行了模拟。模拟系统不仅能模拟正常运行的各种工况,还可以模拟交直流滤波器内部故障、输电线路故障、换流阀故障、换流变压器等各种故障情况,直观地反映了这些设备上的各种电压、电流量,包括它们的谐波和暂态过程,对控制保护的测试达到了预期的效果。     

高压互联电网极址土层参数对直流地表电位影响的研究

HVDC接地极极址选择、布置形式和地表电位的分布在很大程度上取决于土壤结构模型,对分析HVDC输电系统单极运行时交流网络受到的影响也有重要作用.笔者利用CDEGS软件对HVDC系统及交流输电网络进行建模仿真,采用不同的土壤模型,分析研究了直流输电系统以单极大地回线方式运行时,各层土壤参数对地表电位分布的影响.仿真结果表...     

MATLAB仿真在HVDC交流滤波器分析中的应用

利用MATLAB的强大功能,对超高压直流输电中最常用的C型滤波器和双调谐滤波器的阻抗-频率特性和电流-频率特性进行仿真,得到了交流滤波器中的电阻对滤波调谐点影响很小的结论。