特高压输电线路直流融冰变流系统设计

随着特高压的推广,特高压输电线路的抗冰融冰正成为研究的热点。特高压输电线路由于线径粗、线路长,所需融冰电流与装置容量大,其电流融冰是一个研究的难点。针对特高压输电线路的特点提出了分段直流融冰方法,其将特高压输电线路分成若干段,选取重覆冰区的线路段设置直流融冰点与融冰短路点,可以有效减小融冰装置容量。针对特高压输电线路融冰所需直流融冰装置容量大特点,为了减小融冰装置网侧电流的谐波畸变率,采用24脉波整流变压器+多台整流器并联方式,可以有效减小直流融冰装置对网侧电源的干扰,并可减小输出直流电压纹波因数。最后对所设计的特高压输电线路直流融冰装置进行了仿真研究,采用24脉波整流变压器+多台整流器并联方式后,可以有效消除整流器引起的输入侧电流中5次和7次谐波电流,整流变压器输入侧电流低次谐波总畸变率仅为0.51%,输出直流电压脉波数为24,电压纹波因数仅为0.616。仿真结果证明了所设计特高压直流融冰装置的可行性与正确性。     

特高压直流输电线路融冰方案

针对输电线路覆冰严重影响特高压直流输电可靠性的问题,研究了特高压直流输电线路融冰的2种方案:预防性融冰方案和紧急融冰方案。预防性融冰方案是使特高压直流工程的2个极功率方向相反,可以在直流双极总功率很小的情况下实现较大的线路电流,防止线路覆冰形成;紧急融冰方案是将特高压直流换流器从串联接线方式转换为每站2个换流器并联运行,产生很大的融冰电流,可迅速融化已经形成的覆冰。文中提出了特高压直流工程紧急融冰方案的控制策略,即整流侧并联的2个换流器均处于定电流控制,逆变侧并联的2个换流器一个为定电流控制、另一个为定电压控制,逆变侧定电流换流器的电流参考值为线路电流测量值的一半,达到平均分配电流的目的,定电压状态的换流器控制整个极的直流电压。上述融冰方案的实施将大大降低覆冰对特高压直流输电系统可靠性的影响。     

新型整流桥串并联切换直流融冰装置

我国南方地区冬季气温低湿度大,在远距离传输的高压输电线路上经常出现区域覆冰问题,覆冰严重时会造成杆塔倒塌等电力事故。文中研究的新型整流桥串并联切换直流融冰装置即用于解决输电线路覆冰问题,可避免造成大面积供电中断。文中基于常规十二脉动直流融冰装置,通过原理分析、参数设计和仿真验证,提出一种新型直流融冰拓扑,可以同时满足导线融冰的大电流和地线融冰的高电压需求。相较于常规十二脉动直流融冰装置,采用新型直流融冰拓扑可以选用一半容量的换流变压器和一半通态平均电流的晶闸管,显著降低设备投资成本;且在大电流输出模式下可以有效减小注入系统的谐波电流,从而减小接入点的系统电压畸变,改善直流融冰装置投入运行时的系统电压质量。     

一种直流分段架空地线融冰方案的设计与研究

针对由不同型号地线组成的长距离架空地线融冰问题,提出了一种长距离多分段架空地线直流融冰方案。研究长距离多分段地线融冰中普通地线及OPGW光缆的接线方式。为满足地线融冰电流与实际需要的融冰电流保持一致,提出了一种地线设计融冰电流计算方法。最后结合桂林站直流融冰装置与黎桂线架空地线具体参数,设计了黎桂线多分段架空地线直流融冰方案,通过PSCAD/EMTDC软件仿真分析与黎桂线地线直流融冰方案的工程应用,证明了该融冰方案的合理性与有效性。     

直流融冰技术的研究及应用

通过对目前常用的一些融冰方法介绍分析可知,直流融冰方法是最理想、有效的方法。分析了直流融冰技术的基本理论,计算出不同类型线路的融冰电流和所需电源容量。设计出容量不同的固定式和移动式融冰装置用于不同电压等级的交流线路融冰。根据计算的南方电网典型高压直流输电系统的线路融冰保线电流,提出了不改变主回路结构采用一极功率正送,另一极功率反送的运行方式对直流线路进行保线的方法。借助实时数字仿真系统解决了高肇直流输电工程线路保线运行方式的关键技术。研究成果成功应用于高肇直流输电工程中,保障了系统在冬季覆冰时的安全可靠运行。     

500kV线路可移动直流融冰装置的研制和实现

输电线路在冬季覆冰会对电网造成严重的破坏.针对中国典型气象条件,计算了500 kV输电线路融化覆冰所需的电流,并结合该计算结果及融冰装置的使用特点,提出了实现500 kV输电线路可移动直流融冰装置的技术方案.在确定技术方案及设计原则的基础上,描述了该方案的实现过程,并给出了该装置对500kV输电线路进行融冰的试验结果.结果表明该装置输出电流达到4kA,线路温升超过40℃,满足500 kV输电线路的融冰需要.     

特高压直流控制系统融冰工作方式研究

针对输电线路覆冰严重影响特高压直流输电可靠性的现状,讨论了特高压直流工程阀组单极2阀组并联和双极2阀组并联两种方案;提出了特高压直流系统融冰的控制策略——整流侧并联的2个阀组分别处于定电流控制,逆变侧并联的2个阀组一个定电流控制、另一个定电压控制,其中逆变侧定电流阀组的电流参考值跟踪线路电流测量值的一半,达到平均分配电流的目的,定电压状态的阀组控制整个极的直流电压;分析了融冰方式需要在原直流控制保护系统基础上增加的功能。针对单极2阀组并联的融冰方案进行的实时数字仿真(RTDS)试验证明该融冰方案是可行和有效的。     

直流融冰技术的研究及应用

通过对目前常用的一些融冰方法介绍分析可知,直流融冰方法是最理想、有效的方法.分析了直流融冰技术的基本理论,计算出不同类型线路的融冰电流和所需电源容量.设计出容量不同的固定式和移动式融冰装置用于不同电压等级的交流线路融冰.根据计算的南方电网典型高压直流输电系统的线路融冰保线电流,提出了不改变主回路结构采用一极功率正送,另一极功率反送的运行方式对直流线路进行保线的方法.借助实时数字仿真系统解决了高肇直流输电工程线路保线运行方式的关键技术.研究成果成功应用于高肇直流输电工程中,保障了系统在冬季覆冰时的安全可靠运行.     

大容量直流融冰系统在500kV康定变的应用

研制了12脉动整流融冰方式、额定输出直流电流5000 A下容量最大的直流融冰系统。根据融冰交流线路参数,对PCS-9590融冰系统设计研制过程中几个比较重要的方面,包括融冰方案、主电路设计、过电压和绝缘配合、控制保护系统等进行较为详细的论述。现场应用表明,直流融冰是解决线路覆冰、缓解冰雪灾害的有效方案。     

直流融冰装置的研制与应用

输电线路的持续覆冰会导致输电线路严重受损,造成电网部分或全网停运。为了防止这种情况的再次出现,进行输电线路的融冰是一种很好的方法,直流融冰技术的研究与应用对于电网抗击冰灾具有重大意义。通过对南方电网各电压等级架空线路直流融冰参数进行仔细分析和计算,提出了适用于南方电网的交流输电线路的直流融冰技术方案,介绍了南方电网直流融冰装置样机的研制及其应用,特别介绍了60 MW, 25 MW和500 kW直流融冰装置的样机设计、工厂测试、现场试验和现场实际融冰效果。     

Buck DC/DC变换器在星载开关电源中的应用

介绍了一款可用于星载开关电源的Buck DC/DC变换器。为满足星载开关电源的需要,相对于传统的BuckDC/DC变换器,该变换器在消浪涌电路、启动电路、驱动电路、过流保护电路的设计上做了一些改进,重点分析了其工作原理,并给出了相关设计公式。该变换器转换效率高,可广泛应用于星载开关电源。     

可隔离直流故障的直流电网用DC/DC变换器拓扑

直流电网作为光伏和风电等新能源汇集的重要手段,近些年获得了快速发展。DC/DC变换器作为直流电网中电压变换和隔离直流侧故障的关键设备也日益受到关注。提出了一种适用于直流电网的可隔离直流故障的新型DC/DC变换器拓扑,该拓扑基于半桥模块化多电平换流器型DC/DC变换器,增加故障转移支路,发生直流故障时更易切断故障电流,同时提出了其故障隔离策略。对比该拓扑与半桥式DC/DC变换器的技术性和经济性差异发现,当DC/DC变换器出口侧连接有多个换流站时,提出的DC/DC变换器方案不仅可以更快地切除故障线路,还减少了故障隔离对于直流断路器的依赖。在PSCAD/EMTDC中,针对两个直流电网的典型场景,进行了直流双极短路故障仿真。仿真结果表明,所提出的拓扑具备直流故障穿越能力,非常适用于大规模直流电网系统。     

一种由直流后备式熔断器和直流真空负荷开关构成的直流组合电器

提出了一种由直流后备式熔断器和直流真空负荷开关串联组成的直流组合电器,对其直流开断特性进行了仿真和实验研究。新型直流组合电器可完成直流电流的全范围开断:当开断额定电流和过载电流时,采用真空直流负荷开关利用人工电流过零法开断电流,此时后备式熔断器不动作;当开断大过载电流和短路电流时,采用后备式直流熔断器直接开断大电流,也可以将大电流限制至较低幅值再采用真空直流负荷开关进行分断。实验结果证明,该直流真空负荷开关可以在5 ms内成功开断200 A至1.7 k A的直流电流,直流后备式熔断器可以开断1.7 k A及以上的直流电流。     

直流微网储能DC/DC变换器的自适应虚拟直流电机控制

电力电子化的直流微电网自身缺乏惯性,当功率发生波动时,直流母线电压会产生较大突变,不利于其稳定运行。为了解决这一问题,虚拟直流电机控制被应用于直流变换器中来模拟直流电机的外特性,进而为直流微电网提供惯性支撑。但传统参数固定的虚拟直流电机控制在提供惯性的同时会牺牲系统的动态响应速度。针对这一问题,提出了参数自适应虚拟直流电机控制,并将它应用于储能端推挽式DC/DC变换器中。建立了系统的小信号模型,分析了转动惯量参数变化对系统的影响,并给出了参数的自适应调节原则。最后,搭建了仿真模型对不同控制方法进行了对比分析。仿真结果表明所提控制策略在为系统提供较大惯性支撑的同时,系统仍具有较快的动态响应速度。     

基于直流电封闭测试的双向DC/DC电子负载

针对隔离型DC/DC电源的性能测试,设计了一种非隔离双向DC/DC电子负载.该电子负载拓扑结构为四开关Buck-Boost(FSBB)电路,采用单调制波双载波控制方式可在Buck模式、Buck-Boost模式和Boost模式间实现三模式平滑过渡,基于负载数学模型,采用双闭环控制及模型跟踪,可以模拟各类电池和负载的I-U特性,与隔离型DC/DC被测电源构成了直流电封闭能量循环系统.测试系统具有结构简单、高效、宽电压范围等优点.最后搭建了一台6 kW电子负载实验样机平台,并验证了设计方案的可行性.     

直流微网DC/DC变换器的虚拟直流电机控制策略研究

直流微网是小惯性系统,负荷频繁投切和新能源出力波动等因素都会影响母线电压的稳定。在直流微网系统中,往往通过储能单元维持系统功率平衡和母线电压稳定。针对储能端口双向DC/DC变换器,提出一种简化的虚拟直流电机控制方法,以增强系统的惯性和阻尼;建立虚拟直流电机控制的小信号模型,分析控制策略的稳定性和动态特性;对于动态响应初期母线电压的冲击性变化,提出输出电流前馈的小信号模型补偿方法,进一步平滑母线电压的动态过程;最后通过仿真分析验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

直流变压器研究

随着大功率电力电子器件的日益发展,采用电力电子器件构成的电力电子变压器不但可以实现交流变压器功能,而且还可以实现直流变压功能即直流变压器,从而有利于减少变压器的体积和成本;另外,随着直流电网的发展和普及,直流变压器将在直流输电中也会得到较为广泛的应用。因此,电力电子变压器得到了越来越多得到人们的关注,为利于该技术的实际应用,通过电路模态分析、仿真和实验,详细地分析并实验研究了全桥拓扑结构直流变压器的工作过程和高频变压器磁复位工作原理以及输入输出特性,最后给出了实验结果。仿真和实验结果表明直流变压器能够自动利用输出电压实现高频变压器磁复位和直流变压功能。因此,直流变压器可以广泛地应用在不需要调压的直流用电场合。     

直流开断与直流断路器

随着直流输电技术的快速发展,直流断路器的研制水平成为制约其发展的一个重要因素。对直流断路器研制的关键问题——直流开断进行了分析,综述了直流断路器采用的典型开断方法,并对实际系统中比较有代表性的3种直流断路器进行了介绍。     

零电压过渡反激式DC/DC变换器

介绍了一种新型的反激式ＤＣ／ＤＣ变换器,通过附加简单电路,实现了开关的零电压过渡,从而降低了损耗,减少了电磁干扰。     

双向全桥DC/DC变换器在直流微电网中的应用

双向变换器是微电网中的不可或缺的一部分,由DC/DC变换器将分布式电源、储能装置与负荷等构成的直流微电网,在未来供配电发展中会成为一种新的趋势。文中设计和制作了双向全桥DC/DC变换器,分析、计算和选择该变换器的功率器件及参数等,并进行了检验和参数调整。然后将该变换器其应用于直流微电网的锂电池组储能支路,实验结果表明,该双向全桥变换器能够正常工作,当直流微电网系统功率产生波动时,该储能支路能够与其他支路协调配合,稳定了直流母线电压,提高了直流微电网的稳定性。