特高压直流输电换流阀用晶闸管反向恢复特性研究与分析

为了掌握直流输电换流阀现场检测关键技术,搭建了晶闸管反向恢复特性实验电路,实验研究了正向电流幅值、换向电流变化率等参数对特高压换流阀用晶闸管反向恢复特性的影响。基于工频条件下晶闸管单元反向恢复特性研究结果,并结合特高压直流输电工程实际,从晶闸管器件物理特性的角度对上述影响的机制进行了分析。结果表明:反向恢复电荷随着正向电流、换向电流变化率的增大而增多,导致反向恢复时间增长、恢复电流峰值增大,从而引起反向恢复特性的改变;当换向电流变化率较小时,正向电流对反向恢复电荷量影响不大,反之亦然;反向恢复时间在某一正向电流幅值下发生跃变,而后随着正向电流的增大而缓慢增长。该研究可为换流阀晶闸管级单元现场检测试验提供可靠的理论依据。     

直流输电换流阀晶闸管级阻抗测试系统设计

为了满足高压直流输电换流阀晶闸管级阻尼回路阻抗现场测试的需要,基于STM32F4ZGT6控制器的高精度参考电阻自动切换技术,提出了一种晶闸管级阻抗快速检测方法,并设计了测试系统的高频正弦信号产生模块、高精度基准电阻选择切换模块、电压信号调理采集模块和STM32控制模块.将晶闸管级阻抗测试系统应用于特高压换流阀晶闸管级的阻抗检测与结果判定.结果表明,阻抗测量误差小于5%,满足现场工程应用需求.     

氩气气压对铝丝电爆炸合成纳米粉体特性的影响

为了研究氩气气压对铝丝电爆炸法合成的铝纳米粉体特性的影响,建立了一台基于金属丝电爆炸的纳米粉体生产和收集装置,在不同氩气气压条件下成功地制备了铝纳米粉体。利用透射电子显微镜(TEM)观察了合成的铝纳米粉体的形态与结构,并通过TEM图像分析得到了铝纳米粉体的粒径大小及其分布。结果表明:当氩气气压较高时,铝纳米粉体颗粒外形规则,呈球形;其平均粒径比低气压时大;当氩气气压<100kPa时,较高的氩气气压可显著地扩宽铝纳米粉体的粒径分布范围。分析发现,采用这种方法制备的铝纳米粉体的颗粒外形、颗粒粒径及其粒径分布均可以通过改变氩气气压来进行控制。     

模拟换流阀长期运行工况的高压大功率晶闸管电热联合老化系统研制

近年来国内多个直流换流站发生严重事故,经调查发现事故起因多为长时间运行的换流阀晶闸管发生不同程度的老化甚至绝缘能力丧失。掌握晶闸管参数退化规律是开展晶闸管运维监测、预防此类事故继续发生的基础。因此为了深入了解换流阀晶闸管老化过程中特性参数退化规律与老化机理,首先需要搭建试验所需的模拟换流阀运行过程的晶闸管老化试验装置。文中首先分析了换流阀晶闸管的实际运行工况,并基于此设计了晶闸管电热联合老化主电路,接着对电路中涉及到的控制单元,包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的驱动电路与晶闸管的触发电路进行设计与搭建,并基于晶闸管的实际运行工况设计了晶闸管结温控制系统。为了获得晶闸管老化过程中特性参数的退化规律,设计了晶闸管漏电流在线监测系统与反向恢复离线测量系统。经过检验,各个模块以及主电路均能够保持长期稳定运行,为换流阀晶闸管的老化试验打下了良好基础。     

±800 kV特高压复龙换流站西门子大组件换流阀饱和电抗器陷分析与改造

±800 kV复龙换流站双极四阀组换流器采用西门子技术大组件换流阀,其饱和电抗器结构复杂、可靠性低,运行时冷却管路极易漏水,多次导致阀组闭锁。文中在分析西门子阀电抗器典型缺陷的基础上,结合特高压直流输电工程实际,设计研制了一种西门子换流阀用新型一体式饱和电抗器,并成功应用于复龙站换流阀电抗器改造。试验结果表明：新型饱和电抗器采用的单线圈和单管路设计,既保持了电抗器外部电气性能、冷却水流量特性、安装结构尺寸及重量等基本不变,还显著提高了电抗器冷却水路的可靠性,也降低了运行振动受力及噪声水平,可满足特高压直流工程技术与应用需要;对于提高换流阀设备本质安全、保障直流系统能量可用率具有重要的工程价值。     

Second Discharge Characteristics of Aluminum Wire Electrical Explosion Under Various Argon Pressures

Electrical wire explosion is a promising method for the preparation of metal nanopowder, but the properties of metal nanopowder are affected by the second discharge process of electrical wire explosion. The second discharge characteristics of aluminum wire electrical ex- plosion under variant argon pressures were studied in a RLC discharge circuit. The results show that the curve of the second discharge voltages versus the pressure presents a U-shape. To clarify the roles of aluminum vapor and argon in the process of the second discharge, a spectrograph and a high speed framing camera were used to study the radiation spectrum and spatial distribution of the electrical explosion plasma. It is observed that argon participates in the second discharge process under low pressure. A discharge channel develops along the surface of the aluminum vapor. Under higher pressure, a second discharge takes place in the aluminum vapor and the discharge channel is inside the aluminum vapor.     

高压大功率晶闸管反向恢复物理过程建模与计算

为了从微观物理角度阐释大功率晶闸管反向恢复过程的内在机理,基于载流子运输方程和物理模型,结合晶闸管结构参数及边界初始条件,利用仿真软件SILVACO建立了晶闸管二维物理仿真模型.将该仿真模型与外电路拓扑结合,搭建了晶闸管反向恢复特性的器件电路混合模型,并对晶闸管模型的电压阻断特性和反向恢复电流特性进行数值模拟,验证了模型的有效性.仿真研究了工频电流条件下晶闸管内部载流子浓度和复合率的变化规律,结果表明在工频电流正向衰减阶段,基区俄歇复合率接近SRH复合率;在反向恢复过程中,SRH复合占主导地位.