低压浪涌保护器的有效保护距离

分析了低压电源浪涌保护器 (SPD)与被保护设备的距离及不同类型负载和不同电缆长度对保护效果的影响 ,给出了 SPD的有效保护距离。分析表明 ,由于连接电缆两端产生的反射现象导致 SPD和负载上的电压振荡。这种反射现象与 SPD、被保护设备以及连接电缆的特性有关     

不同负载下低压SPD保护距离研究

在220/380V的低压系统中,存在着大量耐压水平低、耐受能量小的低压电器装置和设备。在低压配电系统遭受雷击时,雷电流通过电缆等侵入低压设备,产生过电压,进而导致设备的损坏和烧毁。电涌保护器(SPD)在配电系统中起着实现等电位搭接和限制过电压的作用。本文主要分析了I类保护情况下,不同的负载性质和SPD与负载距离对过电压水平的影响。通过分析研究,得出了不同负载性质和SPD与负载距离会对SPD保护距离产生一定的影响,对低压配电系统的过电压保护有一定指导作用。     

三段式门极驱动抑制MOSFET关断过冲振荡的研究

针对电机等感性负载电路中,金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconduc-tor field effect transistor,MOSFET)关断瞬间容易产生高幅值的高频电压振荡,不仅增加了系统的电压应力,还为系统带来严重的电磁干扰的问题,对MOSFET的关断行为进行研究,通过分析低侧功率驱动电路中门极电压对MOSFET关断过程的影响,推导出了关断过冲电压随门极电压变化的关系式;基于分析提出了闭环的三段式门极电压控制方法,并设计了电路,电路在漏极电压首次超过母线电压的瞬间,自动生成一段辅助电平信号,并施加至门极,用以抑制电压过冲和振荡。分析及实验结果表明,该电路简单、灵活、动态响应迅速,可以非常有效的抑制高幅值的高频电压振荡。     

适用于多种电压等级的善电池过放电保护电路

提出了一种利用比较器和电阻网络组成的过放电保护电路,以防止负载被移除时电路产生振荡,高电压导通门限和低电压门关断门限可以通过电阻任意设置。而且,在电池电压过低时能够自动断开保护电路,使电池工作在近似自然放电状态,有效的保护了电池。     

一种改进SiC MOSFET开关性能的有源驱动电路

与硅金属氧化物半导体场效应管(silicon metal oxide semiconductor field effect transistor,SiMOSFET)相比,碳化硅(silicon carbide,SiC) MOSFET具有更高的击穿电压,更低的导通电阻,更快的开关速度和更高的工作温度,正被广泛应用于光伏逆变器、电动汽车和风力发电等领域,但是SiC MOSFET的高开关速度会导致器件开关过程中发生电流、电压过冲和振荡,不仅会增加器件的开关损耗,甚至会导致器件损坏。文中首先对SiC MOSFET的开关过程进行详细分析,得出器件开关过程中电流、电压过冲和振荡的产生机理,然后根据影响电流、电压过冲和振荡的关键因数,设计一款有源驱动电路。该电路能够在器件开关的特定阶段内同时增加驱动电阻阻值和减小栅极电流,从而抑制器件开关过程中的电流、电压过冲和振荡。实验结果表明,与传统驱动电路相比,所设计的有源驱动电路能够在不同驱动电阻、负载电流和SiC MOSFET条件下,均有效抑制器件的电流、电压过冲和振荡。     

负荷对冲击电压发生器输出能力的影响研究

冲击电压试验中,GIS和高压电缆试品的负载电容可达3 000 pF至10 000 pF。为满足这种大负荷试品的冲击试验输出波形要求,对设计中未考虑大电容试品的常规发生器,需要通过改造提高其输出能力。以15级的3 000 kV冲击电压发生器为例,应用ATP暂态电磁仿真软件建立发生器模型,对在发生器输出端串入高压阻容元件这种改进电路方法进行仿真。定量分析了发生器负载、总电感和等效波头电阻对输出波形的影响,以及输出效率随负载的变化。大负载情况下应用这种改进措施后,发生器的负载能力可从4 000 pF提高到11 000 pF,波形过冲可控制在10%以内。对于高压引线的长度限制也给出了建议。     

高电压大电容负载下雷电冲击电压波形的调试

介绍了一种改善大电容负载的雷电冲击电压试验输出波形的方法,分析了容性负载时雷电冲击电压波形振荡和过冲的原因,指出了调试雷电冲击电压波形常用的措施,并在冲击电压试验回路中串联RLC滤波电路来对现用低通滤波电路进行改进。仿真分析表明,改进后的RLC低通滤波电路比原先的RC低通滤波电路的波形平滑度好,雷电冲击电压波形波头振荡得到明显改善。     

不同配网支线拓扑结构下电能采集终端雷电感应过电压防护分析

配电网面临较为严重雷电感应过电压威胁,需要分析不同支线拓扑结构下电能表等采集终端设备的过电压防护。利用EMTP软件搭建配网模型,通过model模块编程计算不同支线拓扑结构下电能表雷电感应过电压,讨论终端过电压幅值统计特性,分析土壤电阻率、220 V线路长度等因素的影响,最后讨论入户处安装SPD对电能表感应过电压的抑制效果及其受接地电阻的影响。研究结果表明:电能表感应过电压随着距雷击点距离的增加而降低;不同拓扑结构下,同一节点分支数量越多,邻近电能表过电压越低,但过电压波形震荡越剧烈。相同条件下,电能表受雷电感应过电压威胁程度从高到低依次为链形结构、H形结构和星形结构。电能表终端过电压出现高幅值的概率随着土壤电阻率和220 V架空线长度的增加而增大。入户处安装SPD后,电能表感应过电压能够得到有效抑制,但为了更有效防护内部芯片等敏感设备,需要尽可能维持较低的SPD接地电阻。     

基于开关瞬态反馈的SiC MOSFET有源驱动电路

受内部寄生参数与结电容的影响,碳化硅(SiC)功率器件在高速开关过程中存在极大的电流电压过冲与高频开关振荡,严重影响了SiC基变换器的运行可靠性。因此,该文首先对SiC MOSFET开关特性进行深入分析,揭示栅极电流与电流电压过冲的数学关系;然后提出一种变栅极电流的新型有源驱动电路;通过对SiC MOSFET开关瞬态的漏极电流变化率d I_d/dt、漏-源极电压变换率d V_ds/dt以及栅极电压V_gs的直接检测与反馈,在开关过程的电流和电压上升阶段对栅极电流进行主动调节,抑制电流电压过冲与振荡;最后在多个工况下对本文所提方案进行实验验证。结果表明,与常规驱动方案相比,该文方法减小了30%～50%的电流电压过冲,有效抑制振荡与电磁干扰,提高了SiC MOSFET变换器的运行可靠性。     

采用特高压隔离开关切合固定串补平台的电容式电压互感器的快速暂态试验

采用特高压(UHV)隔离开关切合串补平台时会产生隔离开关的重复击穿和快速暂态过程,可能导致邻近的电容式电压互感器(CVT)发生故障。为系统研究该暂态过程,通过特高压隔离开关切合串补平台模拟试验,测量了CVT上的过电压水平、快速暂态电压和电流波形,并分析了在CVT高压端上加装保护电阻和保护电感对快速暂态的抑制效果。试验结果表明:隔离开关操作时,CVT端口最大过电压约为1.54倍工频试验电压峰值,远小于其雷电冲击耐受电压,不会对CVT造成严重威胁。快速暂态电流振荡主频为500 k Hz,幅值可达2.2 k A,高幅值和高陡度的快速暂态电流可能会导致CVT内部元件局部过热,并产生局部过电压,进而导致CVT损坏。在CVT高压端加装保护电阻和保护电感能有效限制快速暂态电流的幅值和陡度,对CVT具有较好的保护效果。     

同轴电缆强电磁脉冲辐照下的终端负载响应规律

为清楚得到设备互联电缆在超宽带辐照条件下的耦合响应规律,以典型射频同轴电缆为受试对象,将电缆终端连接的设备等效为集总负载,通过对其进行超宽带辐照效应试验,分析了受试电缆长度、终端负载状态等对同轴电缆终端负载响应规律的影响。结果表明:同轴电缆对电磁辐照响应具有选频特性,终端负载响应电压的峰值出现在电缆相对长度为1/2的整数倍的频点;同轴电缆受到超宽带辐照后,感应皮电流通过转移阻抗转化为芯线与屏蔽层之间的差模感应电压,而这一感应电压源的内阻就是同轴电缆的特性阻抗;同轴电缆终端等效负载阻值的变化不会对电磁脉冲辐照响应波形产生影响,但影响其响应电压峰-峰值的大小,终端负载与等效感应电压源内阻上的电压响应满足分压原理;屏蔽室内部采用不同长度的连接电缆时,受试电缆超宽带辐照终端负载响应电压相近、峰值响应频点基本相同,说明了屏蔽室内连接电缆的长度对受试电缆超宽带辐照终端负载的响应无明显影响。     

浪涌保护器SPD保护的不确定性

采用浪涌保护器(SPD)实现等电位连接并限制过电压到允许的电压等级是雷电电磁脉冲防护技术中的重要方法。由于SPD设计和施工带有多方面的不确定性,使被保护系统可能出现故障,导致SPD保护失效,因此从雷击特性的随机性、组成SPD元器件的击穿时延和分散性、多级保护盲区、雷电波在负载与SPD之间的反射振荡特性等方面进行了分析探讨,最终得出了SPD保护不确定性的必然性。     

改善SiC MOSFET开关特性的有源驱动电路研究

针对碳化硅金属氧化物半导体场效应管(SiC MOSFET)开关过程中存在的电流、电压过冲和振荡问题,首先对SiC MOSFET的开关过程进行详细分析,得出电流、电压过冲和震荡的产生机理,然后根据影响过冲和振荡的关键因素,分别提出了电流注入型、变电压型和变电阻型有源驱动电路,并通过LTspice仿真软件验证了所提有源驱动电路的有效性,最后搭建实验平台对所提变电压型有源驱动电路进行实验验证.实验结果表明,所提变电压型有源驱动电路能够在牺牲较小开关损耗的条件下,有效抑制SiC MOSFET开关过程中的电流、电压过冲和振荡.     

电热化学发射中的过电压现象与机理研究

针对电热化学发射实验所观察到的过电压现象,基于系统的电路结构、主要元件特性和电热化学炮负载特性,通过对比实验、等离子体发生器电阻测量、等效参数测量和理论分析等研究得出过电压的产生机理。研究表明:过电压现象仅在电热化学炮发射过程中出现,与电热化学炮膛内环境下发生器的特性直接相关;机理上过电压由发生器表面断弧引起。在脉冲放电临近结束时刻,膛内环境使发生器表面电弧被强制熄灭,负载发生了突变,导致系统内部出现过电压。负载突变后调波电感的剩余磁能急剧转换为系统各处杂散电容的电能,电路满足过电压谐振条件,发生电磁振荡。根据主要元件的特性简要分析过电压对绝缘配合的影响,总结过电压带来的危害,设计了过电压缓冲电路。缓冲电路包括阻容电路、缓冲电阻和缓冲电感三部分。实验表明,缓冲电路能有效抑制发射过程中由发生器表面断弧所引起的过电压。当前电热化学发射技术正向工程应用发展,研究结果可指导发射系统的绝缘小型化设计,有助于提高系统的可靠性。     

一款用于电源芯片的过压保护电路设计

本文设计了一款在动态和静态下均可实现过压保护的电路。该电路通过采样反馈,将得到的过电流信号转换成过电压信号,再与过压门限比较之后获得过压保护信号。由于过压比较设置了高低两个门限,因而引入了迟滞,可防止由于过电压在门限附近振荡造成电路频繁开关而不能正常工作。SPICE仿真表明,该电路具有良好的过压保护特性。     

变频供电对电缆绝缘性能影响的研究

分析了变频长线供电波反射过电压的产生机理、影响因素及对电缆绝缘性能的危害及变频长线供电波反射过电压高频振荡的产生机理;在理解PWM脉冲传输机理的基础上,计算研究了变频器输出电压波形的上升下降时间、供电电缆的长度、供电电缆的波阻抗及系统负载匹配关系对过电压的影响程度;提出了抑制波反射过电压的措施.现场应用结果表明,达到了较好地消除波反射过电压的目的,保证了供电系统的可靠运行.     

电源电涌保护器与被保护设备之间连接导线长度的计算

根据防雷规范的计算方法和实际条件,计算了末级电源线路电涌保护器（ SPD）与被保护设备之间的连接导线避免振荡保护距离和感应保护距离长度。计算结果表明,设计时末级电源SPD与被保护设备之间的避免感应保护距离和避免振荡保护距离应为6.36 m。     

海底电缆-架空线线路雷击过电压分析与计算

结合某实际海上风电场,计算了某岛屿的海底电缆-架空线线路的雷击过电压。基于对线路各部分结构的分析,在ATP-EMTP软件中搭建了仿真计算模型,利用该模型,计算了线路在不同工况下的雷击过电压,利用计算结果分析了避雷器布置方式、杆塔冲击接地电阻、海底电缆长度对雷击过电压的影响。计算和分析结果表明:当采用不同形式的避雷器布置方式时,线路首末两端的过电压均未超过海底电缆主绝缘水平;海底电缆的末端过电压随冲击接地电阻的增大而增大;海底电缆首末两端的雷击过电压值均受海底电缆长度的影响。     

降低变频器输出电压变化率的LC滤波器设计

变频器供电的异步电动机绝缘上受到过大应力会导致绝缘破坏，这主要是因为加在电机上的电压上升过快以及在电机长电缆端接上的过电压所致。提出一种变频器输出端LC滤波器加二极管桥式电路的设计方案。它可将电压变化率限制在每微秒几百伏，并用附加电阻来消除谐振电路的能量。通过实验对这一设计方案进行了验证。     

雷电波侵入XLPE电缆绕组的暂态特性

利用雷电波侵入XLPE电缆绕组的外端口特性得出其暂态等值电路,并进行分析求解.发现避雷器的放电电压和残压越高,电缆绕组上的电压越高;但是侵入波越陡、入口电容越大,反而可能使得电缆绕组上不会出现高于避雷器残压的过电压,有利于电缆绕组的保护.这与传统变压器绕组出现具有余弦振荡性质的过电压有很大不同.对绕组输入模拟雷电波进行实验并使用EMTDC仿真,对比表明电缆绕组在雷电冲击电压作用时外端口特性可用R、C串联支路来近似等效.为这种新型变压器的设计、保护技术提供了参考依据.