10kV配电变压器自动调压的研究以及试验分析

针对配电变压器机械式有载调压装置复杂、调压不方便等问题,提出一种基于电力电子开关的5档自动调压技术方案。采用启动保护电路,避免电力电子开关承受合闸电压和励磁涌流冲击,保证电力电子开关退出时变压器的正常运行;考虑变压器高压侧绕组不同接线方式,分析开关器件两端承受的电压以及分接头对地电压的分布情况,为电力电子开关器件的参数选择提供参考。结果表明高压侧为星形接线的中性点调压方式更加有利于电力电子器件的工作,高压侧为三角形接线的中部调压方式对于电力电子器件的工作电压以及隔离电压均有较高的要求。在完成电路设计与器件选型的基础上,研制了基于电力电子开关的自动有载调压变压器,并安装于现场试运行。理论研究、仿真分析、样机试验以及上网试运行均表明所提方案具有可行性与可靠性。     

具有保护功能的配电变压器无触点有载自动调压分接开关

为防止有载自动调压分接开关(OLTC)的电力电子组件击穿而引起调压绕组短路进而导致OLTC损坏,设计了一种应用低压空气开关对调压绕组进行过流保护的无触点OLTC。通过低压空气开关、监控系统、触发电路的配合,实现当任一组电力电子组件被击穿时,有载调压功能退出,变压器自动恢复到额定分接头继续运行,从而保证了供电可靠性。实验结果表明,所设计的无触点OLTC在配电变压器一次侧出现环流时,能对调压绕组起到保护作用,使变压器可以在额定分接头下继续工作;在配电变压器正常运行时,所设计的无触点OLTC能根据负载电压变化自动调节变压器输出电压。     

基于开关复用型子模块的电力电子变压器及其控制策略

直流配电系统一般采用双极性供电形式,其中真双极接线形式在故障工况下正、负极可单独运行,但成本较高,适用于对可靠性要求较高的场合。为实现电力电子变压器在真双极接线形式的直流配电系统中的应用并有效降低装置成本,文中提出了一种基于开关复用型子模块的电力电子变压器拓扑,并对其工作原理和控制策略进行分析。所提电力电子变压器控制包括低压端口电压控制和电压均衡控制,电压均衡控制器和低压端口电压控制器相互解耦,方便独立设计。相比传统真双极接线形式,所提子模块中双有源桥和电压均衡电路之间功率开关实现了有效复用,能够有效降低系统成本,提高功率密度。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于综合能源系统的固态变压器中开关器件故障特性分析与诊断

综合能源系统是主动配电网实现能量综合管理的重要手段与工具,其可靠性与该系统中大量应用的固态变压器的可靠性直接相关.该文针对配电网固态变压器的输入级、中间级和输出级中开关器件开路故障和短路故障开展研究,并对其故障后电压和电流畸变进行分析.以配电网固态变压器中由级联多电平变换器组成的输入级、中间级和输出级的基本工作原理及运行方式为基础,研究了其开关器件在各个故障下电压和电流的畸变,并总结其故障机理和故障特性,通过建立特定波形畸变和故障点位置与类型之间的关系,辨识开关器件故障的位置与种类.最后通过仿真对故障特性进行了验证,并提出了基于故障机理和故障特性的开关器件故障诊断方法.     

InP基PIN开关二极管结构设计与制备

开关二极管是微波控制电路中的一种应用最普遍的控制器件,它可以实现近似短路和开路的功能.Ⅰ层厚度对PIN二极管的器件特性具有重要的影响.利用Silvaco TCAD软件对InP基PIN开关二极管器件结构进行建模仿真,分析不同1区厚度对二极管的电流电压特性的影响,得出最优值.利用化合物半导体材料外延与器件工艺平台,制备出InP基PIN开关二极管器件,直流特性测试结果表明,PIN开关二极管的开启电压为0.525 V,反向击穿电压大于12 V.为进一步实现毫米波开关电路奠定了基础.     

开关特性饱和电抗器原理及其实验

提出一种开关特性饱和电抗器,它是变压器参数与饱和电抗器性能结合的产物。提出的开关特性饱和电抗器可作为一种交流电路无源开关使用,工作原理简单、可靠,可通过控制电压等级很低的电力电子器件,控制很高电压等级电力系统交流输电回路的开关状态。阐述了这种开关特性饱和电抗器的基本工作原理与基本结构。开关特性饱和电抗器非线性暂态过程的理论分析十分困难;设计制造了220 V的实验样机,采用大量实验的方法总结开关特性饱和电抗器变化规律。实验表明,提出的开关特性饱和电抗器原理可行;暂态过程与电流大小有关;在截止过程中,开关特性饱和电抗器具有电流越大暂态过程越短的特性;该特性有利于实现短路电流限制器功能。     

基于SiC MOSFET的电力电子变压器双有源桥功率模块设计

将宽禁带半导体器件SiC MOSFET引入电力电子变压器子模块的功率变换部分,通过提高开关频率、降低无源器件的体积及重量,可有效提高电力电子变压器的功率密度。从工程应用需求出发,介绍一种基于SiC MOSFET的电力电子变压器DAB(双有源桥)功率模块的设计方案,具体包括功率电路的原理分析及电路设计、控制保护电路设计及SiC MOSFET驱动电路设计,对SiC MOSFET进行双脉冲测试和短路测试,对功率模块进行性能试验和系统试验,从而验证了功率模块运行的可靠性和高效性。     

功率开关失效下的电力电子变压器故障特性分析与仿真*

文中介绍了电力电子变压器输入级、隔离级和输出级通常采用的拓扑结构;选取了具有直流故障闭锁功能的钳位双子模块型模块化多电平换流器、双主动桥和三相逆变器作为研究对象,对电力电子变压器输入级、隔离级和输出级换流器在功率开关短路故障和开路故障下的故障特性进行了理论分析;基于PSCAD仿真平台,搭建了10 k V电力电子变压器仿真模型,对所分析的故障类型进行了仿真验证,证明了理论分析的正确性;依据理论分析和仿真结果,对各类故障下的故障特性进行了统计,指出了对电力电子变压器影响较大的故障类型。     

适用于中高压直流电网的开关电容接入式直流变压器

提出一种适用于中高压直流电网的开关电容接入式直流变压器方案,当一次和二次侧的直流电压比与高频变压器的电压比不匹配时,通过加入一次侧全桥的直通状态,可以实现高频链环节的电压匹配,从而减少开关器件的电流应力和提高系统的效率。当发生直流侧短路故障时,可以实现直流开关功能,快速切除故障并能快速恢复运行,提高了系统的可靠性。当发生内部的子模块故障时,可以实现冗余运行,进一步提高了系统的可靠性。对其电压电流特性、导通行为、控制和故障处理策略以及参数设计等进行分析,在此基础上,通过实际物理实验验证了所提拓扑的正确性和实用性。     

压接式IGBT模块的开关特性测试与分析

随着柔性直流输电技术朝着更高电压等级、更大系统容量方向的发展,作为其中关键设备的换流阀和混合式直流断路器对大容量IGBT器件的封装特性和电气性能提出了更高要求。与焊接式IGBT相比,压接式IGBT具有功率等级更高、开关速度更快、易于串联等优点,成为柔性直流输电的优选器件。为系统掌握压接式IGBT模块的应用特性,设计了基于双脉冲测试原理的压接式IGBT模块开关特性的测试平台。基于测试结果,分析了不同压接力、负载参数和结温条件对压接式IGBT模块开关特性的影响规律;并从器件封装特性和半导体物理层面、初步探讨了压接式IGBT模块开关特性的变化机理,为其在大功率电力变换领域的推广和应用提供参考。     

一种配电变压器绕组变形故障的在线监测新方法

针对电网对变压器绕组健康状态在线监测的需求,提出了一种新的变压器绕组变形故障在线监测方法。通过在线测量两种不同负荷下一次侧和二次侧的电压电流,计算出变压器的短路电抗值,进而反映变压器绕组变形情况。此方法的突出优势在于无需空载调零,不受激磁电流变化影响,不受运行中配电变压器一次侧电压随电网电压波动的影响且精度很高。将所提方法应用于不同容量的配电变压器,仿真结果显示该方法能够精确有效地在线测量正常变压器和有不同程度变形故障的变压器的短路电抗值,从而实现配电变压器绕组变形故障的在线监测。依据本方法的特点,设计了实现短路电抗在线监测所必需的数据采集模块和分析模块。     

变电站■接线中母线电压互感器缺省的设计及研究

在11/2主接线的变电站中,当母线保护不采用母线电压信号时,提出了不设母线电压互感器,可节省两套母线电压互感器及其避雷器。如果需要母线电压测量值,则可通过可编程控制器控制的切换开关来实现,取自于与母线相联的进出线或变压器的电压互感器二次回路。     

一种基于FAN6754A的PWM反激式开关电源的设计

介绍了新款峰值电流型PWM控制芯片FAN6754A的工作特性和原理,分析了反激式开关电源的设计原理以及工作过程.针对次级电路结构,设计了一种新型反激式开关稳压电源.着重介绍了反激式开关电源的变压器设计过程,包括电感值的计算、磁芯的选择、绕组匝数的确定以及气隙等.利用三端稳压器TL431配合FAN6754A实现了对电源电...     

AC V-t and impulse V-N characteristics of shell-form transformer insulation model

To evaluate an appropriate level of ac test voltage for 1000-kV transformers, it is necessary to make an accurate estimation of ac V-t characteristics. For the level of impulse test voltage, V-N characteristics are important to evaluate effects of impulse stress repetition. Since both of the characteristics are dependent on insulation structures and manufacturing processes of transformers, it is important to make accurate simulations on transformer insulation for reliable insulation data. To obtain some of the basic data for 1000-kV transformer test levels, long-time ac V-t tests and impulse V-N tests of up to 1000 times voltage application were carried out on an insulation model simulating fundamental structure of shell-form transformers. The model is composed of a parallel electrodes system with a compound structure of pressboard barrier and oil gap. The tests showed the following characteristics: ac V-t characteristics of up to several ten days could be described by two lines, each representing short-time and long-time characteristics. V-N characteristics of lightning and switching impulse were expressed by relatively flat lines, which showed a decrease in breakdown voltage by less than 10 percent after 1000 times impulse application.     

特高压变压器差动保护现场试验

晋东南特高压交流变电站1 000 kV变压器采用调压变与补偿变共体、主变与调压补偿变相互独立的结构,该变压器的差动保护极性要求特殊,既要满足调压变和补偿变差动保护共用TA的不同极性要求,又要解决正反调压时引起的电流极性改变问题。文章对1 000 kV变压器的调压补偿变进行了差动保护配置,分析了调压补偿变差动保护的TA极性,研究了调压补偿变差动保护的现场试验方法。调压补偿变差动保护现场试验结果表明1 000 kV变压器采用的结构能满足差动保护对TA极性的特殊要求。     

An active‐clamping zero‐voltage‐switching flyback converter with integrated transformer

This paper proposes an active‐clamping flyback converter using an integrated transformer. The proposed converter is composed of two active‐clamp flyback converters. The presented converter can balance the total load current between secondary sides of two transformers so that the rectifier diode conduction loss is reduced. Also, the main switch of one converter is the auxiliary switch for the other converter, so that only two switches are required and both can achieve zero‐voltage‐switching operation. The two transformers are integrated into one magnetic core; therefore, the volume and copper loss of transformer can be reduced. Detailed analysis and design of this integrated magnetic active‐clamping flyback converter are described. Experimental results are recorded for a prototype converter with an AC input voltage ranging from 85 to 135 V, an output voltage of 24 V and an output current of 5 A, operating at a switching frequency of 100 kHz. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

降压运行方式下换流变替换运行时电压电流及谐波特性分析

在直流输电工程中,当某台主换流变压器因故障退出运行而投入其备用变后将出现该换流站无相同类型换流变作为备用的情况.因此,对各站间的换流变替换运行进行研究显得十分必要.通过中国南方电网仿真实验室的EMTDC程序以及RTDS实时数字仿真系统仿真计算,笔者对直流系统降压运行情况下换流变替换运行时的电压电流特性以及谐波特性进行了...     

Implementation of an interleaved pulse‐width modulation converter for renewable energy conversion

This paper presents an interleaved soft switching converter to achieve the features of zero voltage switching (ZVS) turn‐on for power switches, zero current switching turn‐off for rectifier diodes at full load, less transformer secondary winding with full‐wave diode rectifier topology, and balance primary currents with series connection of the transformer secondary windings. Two circuit modules are adopted in the proposed circuit, and they are operated with an interleaved pulse‐width modulation. Thus, ripple currents at the input and output sides are reduced. In each module, two ZVS converters using the same switches are operated with interleaved half switching cycle. The secondary windings of transformers are connected in series in order to ensure that the primary side currents are balanced. The full‐wave diode rectifier topology is used on the output side such that the voltage stress of rectifier diodes equals output voltage, rather than being two times the output voltage as in a conventional center‐tapped rectifier topology. Laboratory experiments with a 1000‐W prototype are provided to describe the effectiveness of the proposed converter. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

影响中压电子式互感器准确度问题的研究

中压电子式电压互感器和电流互感器在试验和运行中暴露出了一系列的问题,笔者主要针对电子式电流互感器的饱和特性以及电子式电压互感器的温度特性进行讨论。非线性励磁特性的电流互感器通常都是由闭合铁心制成的,在大多数情况下,由于在过渡状态中铁心饱和,而使这种电流互感器变换一次电流的周期性分量产生的误差大大超过容许值。同时分析铁心带气隙的电流互感器,总结了铁心有非磁性气隙的特点。介绍了基于电阻分压原理的电子式电压互感器的原理及结构,分析了影响其温度特性的因素,提出采用热敏电阻的温度补偿办法提高中压电子式电压互感器温度稳定性。     

输入并联输出串联LCC变换器的设计

LCC串并联谐振变换器较之其他形式的谐振变换器能更有效利用高压变压器的漏感和寄生电容实现软开关,并且能更大范围地调整输出电压,从而更加适用于高压电源.提出了一种输入并联输出串联LCC变换器的设计,分析了软开关实现的条件.所设计的变换器采用了主从控制方法,主模块采用脉冲频率调制,从模块采用脉冲频率调制结合脉冲跨周期调制,...