模块化多电平换流器型高压直流变压器的直流故障特性研究

下一代高压直流电网技术成为未来电网发展的重要方向,高压直流变压器是实现不同电压等级的直流电网线路之间互联的关键设备,也是制约直流电网推广的技术瓶颈之一。然而有关模块化多电平换流器型高压直流变压器(modular multilevel converter based HVDC transformer,M-HVDCT)拓扑的故障响应特性和故障穿越能力的研究尚未见诸报道。在搭建PSCAD/EMTDC仿真模型的基础上,首先分析了M-HVDCT的直流侧线路双极短路、单极接地短路故障机理,分析了系统的故障输出特性。结果表明,双极短路时的子模块电容放电是造成瞬态电流冲击的主因,而变压器耦合的阀侧馈能则是稳态故障电流的原因;M-HVDCT对双极短路故障具有故障隔离能力,而单极接地短路故障则会因为变压器的耦合作用而传到非故障侧,从而给系统带来负面影响。仿真实验结果验证了理论分析的正确性,研究结果将为直流电网技术的工程化研究提供重要的理论和工程应用基础。     

符合IEC 61850标准的配电自动化终端设计

提出了一种满足IEC 61850:2003标准的,由配电过程单元、配电间隔单元和配电站控单元三部分组成的配电自动化终端设计方案。配电站控单元和配电间隔单元可安装于运行条件好的变电站,功能强大。配电过程单元安装于现场开关柜等处,功能简单,运行可靠。配电间隔单元与配电过程单元间采用IEC 61850-9-2:2003标准的配电现场过程总线进行通信,装置具备自描述功能,便于实现远动规约双边表的自动生成和通信报文的准确解析;配电实时监控信息和归档信息分别传输,以提高配网运行的监控效果。     

能源模块磁开关工作特性分析

为保证气体开关可靠触发和其他器件的绝缘安全,神光III能源模块的主放电回路采用磁开关来隔离触发电压,能源模块选择铁基纳米晶环形磁芯作为磁开关。为验证磁开关在能源模块中的工作特性,建立了与工况类似的基于电容放电型测试平台,获得高、低铁基纳米晶材料在一定磁化速率、磁感应增量下的平均相对脉冲磁导率和伏秒积,理论推导了磁开关在能源模块中的平均非饱和电感、饱和电感和饱和时间。理论计算和实测结果表明,能源模块中磁开关的平均非饱和电感约为14 H、饱和电感约为0.6 H、饱和时间约为0.70 s,满足工程设计要求。低剩磁铁基纳米晶材料较高剩磁铁基纳米晶材料更适合作为能源模块磁开关的磁芯。     

基于换流角的桥臂交替导通多电平换流器电容电压控制

桥臂交替导通多电平换流器(AAMC)的桥臂由多个全桥子模块和带有反向并联二极管的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联,通过上下桥臂轮流导通来输出多电平的正弦波。如何维持AAMC子模块电容电压稳定是AAMC研究的难点。从桥臂能量平衡的概念出发,建立了在特定角度进行上下桥臂换流实现桥臂子模块电容电压控制的能量平衡方程,提出了换流角的计算方法。通过桥臂最大导通电压的研究,提出了两个换流角的解与无功功率的互补特性。依据无功方向优化选择换流角,有效降低了桥臂最大导通电压,减少了桥臂所需子模块的数量。通过换流角与电容电压耦合机理研究,提出了局部线性化的电容电压一阶模型,以此为基础提出了换流角前馈与比例—积分(PI)控制相结合的电容电压控制策略,既提高了控制响应的快速性,又保证了电容电压的稳定性。通过PSCAD/EMTDC仿真验证了基于换流角的子模块电容电压控制方法的有效性。     

光伏发电利用技术研究

研究了光伏并网发电系统和独立发电系统中的能量管理及高效利用技术。针对光伏并网发电系统,提出一种模块化光伏并网发电系统结构及其系统效率优化控制方法,并进一步提出低漏电流高效率非隔离并网逆变器拓扑。针对光伏独立发电系统,提出采用三端口变换器统一、集中实现系统功率管理和控制,具有集成度高、效率高、体积成本低、控制性能好等优点。     

三电平SVPWM与CBPWM算法的内在联系研究

由于三电平中点钳位逆变器能有效提高逆变器系统容量和耐压水平,减少输出电压的谐波,所以其在中高压大容量电能变换领域中得到了广泛应用。为了揭示三电平中点钳位逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)和载波脉宽调制(CBPWM)算法的内在联系,本文首先分析了三电平SVPWM算法的原理,并根据调制度的大小将整个线性调制范围分为3段,然后根据脉宽调制的规则采样法,分别推导出了3个调制段内与SVPWM等效的CBPWM调制函数形式。理论研究表明:三电平SVPWM算法是一种特殊形式的CBPWM算法。最后仿真和实验结果证明了理论分析的正确性和有效性。     

灯泡贯流式水轮机全流道压力脉动数值模拟

采用大涡模拟方法对灯泡贯流式水轮机全流道非定常湍流进行数值模拟,分析了额定工况和小流量工况下的压力脉动特征。计算结果表明:额定工况下,导叶前后、转轮出口的压力脉动主频为叶片频率,振幅最大值出现在转轮出口,尾水管内的压力脉动主频为转轮的转动频率,幅值相对较小;小流量工况下转轮出口产生偏心涡带,涡带旋转导致尾水管内产生低频压力脉动,低频压力脉动由尾水管向上游传递,幅值逐渐减小;额定工况下叶片上监测点的压力脉动频率为转轮转动频率的整数倍,幅值较小;小流量工况下,叶片上监测的点压力脉动幅值显著增大,脉动主频与次主频之和约为转轮的转动频率。     

小型气候箱绝缘套管电场分析与结构优化设计

通过绝缘套管向小型气候箱内引入高电压进行考虑气候因素的高压放电试验时,若绝缘套管结构设计不合理,容易发生局部放电进而加速套管绝缘老化。为避免这一现象发生,在自制小型气候箱前,首先利用ANSYS软件对小型气候箱绝缘套管电场分布进行仿真分析。从分析结果发现,在安装板处套管电场强度较高,且分布极不均匀。对绝缘套管的结构及安装方式提出优化设计方案,明显改善了电场的分布状况,这一优化方案对于绝缘套管的生产及加工具有现实的指导意义。     

NiOx电致变色薄膜结构与性能的X射线研究

电致变色是指材料的光学性能(光的透射、反射和吸收)通过外加电场或电流的作用,在包括可见光波长的某一波长范围内发生可逆变化的现象。氧化镍薄膜是目前发现的性能最好的电致变色材料之一,采用反应性磁控射频溅射法,利用金属镍作为靶材,在氮与氧混合气体中,通过直流磁控反应溅射法制备氧化镍薄膜,用X射线衍射技术分析其结构,用循环伏安法对NiOx薄膜的电致变色过程进行分析。     

多切圆燃烧技术在解决锅炉水冷壁高温腐蚀中的应用

理论与实际相结合,分析了产生高温腐蚀的主要原因,认为合理配风、调整燃烧和组织好炉内空气动力场是防止和解决高温腐蚀的根本措施。详细介绍了多切圆燃烧技术在解决锅炉水冷壁高温腐蚀中的应用。