快速直流断路器是实现直流电网故障元件快速隔离、构建直流电网的关键设备。该文分析了直流电力系统对快速直流断路器的需求,对空气式直流断路器、直流固态断路器、混合型直流断路器（hybrid DC circuit breaker,HDCCB）的工作原理、优缺点和研究现状进行综述,最后对快速直流断路器研发中的关键问题进行了展望。
高压直流输电是未来电网的发展方向,研究一种能够在直流系统故障时限制直流电流的装置,已经成为国内外研究的热点。该文提出一种固态直流限流器拓扑结构,它具有结构简单,采用的半导体器件少,成本低,效率高,工作可靠等优点。介绍了该结构的工作原理和控制模式,推导了其数学模型,最后通过仿真验证以及和其他方案的对比研究,证明了该固态直流限流器...
随着轨道交通、船用电力系统等直流电力系统的迅猛发展,混合型快速直流开断成为了当前电气领域的热点问题。混合型快速直流开断过程中的燃弧有着较为鲜明的特点：短时短间隙。虽然这种短时短间隙电弧现象直接影响着混合型快速直流开断的成功与否,但是就查阅文献的情况来看,其研究还未成体系。该文就该问题进行总结。首先简要地对混合型直流快速...
高压直流断路器能够隔离系统故障,使得直流电网在一条线路发生故障时无需闭锁所有换流站,不影响其他线路的正常运行,是构建直流电网的关键设备。一种具有限流控制功能的混合式高压直流断路器,能够在系统故障时将故障端电流维持在固定值周围,为系统其他控制策略的进行争取时间。该文首先分析了高压直流断路器的无弧分断和限流控制原理,随后提出一...
基于电磁斥力永磁机构的直流真空断路器具有操作简单、分闸速度快等优点,在高压直流短路开断中起关键作用。通过有限元分析软件对这种直流真空断路器模块的机械联动动力学特性进行了仿真分析。根据仿真结果,调整了基于电磁斥力永磁机构的直流真空断路器模块样机,并对直流真空断路器模块的机械联动配合进行了测量。该模块进行了直流短路开断实验,...
围绕应用于±10kV直流配电领域中的自然换流型混合式直流断路器的电弧电流转移特性展开研究。开断过程中,机械开关支路在没有辅助换流装置的情况下,需要在真空电弧电压的作用下实现电流向主关断支路的转移。文中建立了真空电弧电流转移的数学模型,确定了电弧电压、转移回路电感电阻参数、电力电子支路的导通压降是影响真空电弧电流转移的主要因素...
在大电流真空电弧开断过程中,阳极现象对于能否成功开断具有重要影响。当电弧电流超过阈值时,阳极表面温度将超过材料熔点,从而在阳极局部形成熔池。阳极熔池中的液态金属蒸发出的金属蒸汽及喷溅出的液滴将极大的提高弧后击穿的概率,并可能造成开断失败。该文建立了大电流真空燃弧过程中阳极熔池的流体流动和传热模型,着重研究真空大电流电弧对...
采用功率半导体器件实现的固态断路器（solid state circuit breaker,SSCB）具有无弧、快速、精确的分断性能,应用前景十分广阔。该文在传统固态断路器基础上提出了一种基于集成门极换流晶闸管（integrated gate commutated thyristor,IGCT）和普通晶闸管（silicon controlled rectifier,SCR）的新型直流固态限流断路器（solid state current li...
基于模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的多端柔性直流输电（multi-terminal DC,MTDC）是新能源并网和消纳的重要手段,而高压直流断路器是构建MMC-MTDC的核心设备之一。在现有混合式直流断路器（hybrid DC circuit breaker,HDCCB）的基础上,提出一种改进的具备限流限压功能的HDCCB技术方案。改进HDCCB的主断路器支路由包...
直流断路器技术是直流电网发展的技术瓶颈。现有的混合型高压直流断路器存在成本高的缺陷,现有的机械式直流断路器开断速度慢、可靠性低。为解决上述弊端,提出一种电容换流型高压直流断路器及其改进型拓扑,分析了其工作原理,研究了该直流断路器的内部元器件参数设计要求。通过改进辅助支路和主支路的拓扑接线,该文提出的直流断路器可大大降低硬...
基于磁收缩效应的液态金属限流器具有体积小、结构简单、自检测故障和自恢复的优点,在未来中低压系统中具有良好的应用前景。采用高速摄影技术对液态金属收缩动态过程进行观测,并对其弧前时间进行测量,通过所建立的仿真模型对该物理过程进行分析研究。采用以上方法对不同因素下的液态金属起弧特性进行了全面研究,包括初始自由液面高度、隔板通孔...
270V高压直流供电系统成为航空航天领域新的发展趋势,而直流短路电流的可靠分断是制约航空高压直流应用的关键因素。文中对比分析目前航空系统中采用的直流开断技术,设计了一种新型混合断路器。首先,基于混合断路器的控制时序理论分析分断瞬态过程及特性,给出缓冲支路电容选取方法及压敏电阻选取原则。其次,对所设计的新型拓扑结构进行仿真分析,...
为了检测低气压下串联直流电弧故障,搭建了低气压下直流电弧故障试验平台,研究了不同试验条件下的直流故障电弧电磁辐射特性。利用四阶Hilbert分形天线检测直流电弧故障的电磁辐射信号,在11个气压下（96,86,76,66,56,46,36,26,16,6和0.6k Pa）对4种电极材料（黄铜、紫铜、不锈钢和铝）进行了串联直流电弧故障试验,并在低气压下对不同直径（1～7m...
短路开断过程中电极烧蚀严重影响微型断路器开断性能和使用寿命,因此研究短路开断过程中微型断路器电极烧蚀特性具有重要意义。该文建立了电极烧蚀模型,该模型综合考虑了电极材料相变、电弧与电极表面之间的能量平衡关系以及烧蚀过程中边界的移动问题。测量了电弧在动静触头之间的停滞时间以及电弧电流波形,并基于二者获得了电极烧蚀过程中的电...
提出一种解耦变换模式下的智能配电网快速状态估计算法,基于修正功率解耦思想,将配电网中支路功率量测、负荷量测、虚拟伪量测、电流幅值量测解耦变换表达。进一步对解耦变换后的功率量测和电流幅值量测作保留非线性变换,使得量测方程线性化,从而简化迭代求解。该文算法以网络节点电压幅值、相角对其初值的变化量为状态变量,利用配电网中多种量...
可再生能源的大量接入和先进用电技术的不断推广使有源配电系统的随机特性愈发显著,这种复杂的随机扰动会对系统的规划、运行和分析计算产生不可忽视的影响。因此,一种准确、高效并且考虑随机扰动影响的仿真方法对有源配电系统随机特性的分析研究至关重要。该文通过将确定性投影积分算法和混合随机数值积分算法相结合,同时融入滚动式多随机轨迹...
基于非线性动态系统理论,定义了电力系统节点动态阻抗矩阵及节点被动波动、节点主动波动和网络波动3个指标,进而提出了一种基于动态阻抗的源–网–荷耦合特性分析方法,可定量研究电力系统中源–网–荷各组成部分之间的动态耦合关系及其变化规律和主导影响因素。节点被动波动指标揭示了某节点或区域易受其他节点或区域影响的程度,节点主动波动指...
清洁能源战略的提出凸显了高水电比重系统电力电量平衡以及调度优化方案研究的重要性。该文基于水文特征和水电站发电特性拟合出水电转换曲线的分段线性函数;并通过引入0-1辅助变量,计及水与电的相互关联作用、水与电各自在地域上与时间上的耦合关系、水电与火电的协调调峰能力以及水电机组的振荡区间等约束,提出互斥技术和权值技术构建含六类0-...
逆变型微电源的控制策略对其故障响应具有重要的影响。为了解决微电网的保护问题,有必要对这类微电源的故障控制策略进行深入研究。该文根据U/f控制微电源（U/f controlled micro source,U/f-MS）在故障条件下必须满足的电流和电压约束推导出U/f-MS的理想参考电压,能够在保证设备安全的前提下尽可能高地提升微电网的正序电压。考虑到实际应用可...
该文提出一种多输入多输出（multi-input multi-output,MIMO）宽带电力线载波通信（power line communications,PLC）信道混合模型。该模型结合电力线载波通信信道自上而下和自下而上两种建模方法,考虑了多输入多输出载波信道的空间相关性,提供一种不需要完整载波网络拓扑信息和测量数据的先验电力线信道建模方法。给出了低压室内电力线载波通信...
汽轮机调门开度扰动实验得到的超临界直流炉蓄热系数其数值明显小于锅炉设计参数的计算值和直接能量平衡协调控制系统的调试值。分析发现,直流炉与汽包炉蓄热利用的机制存在差异：直流炉压力变化时只能利用汽水部分蓄热,中间点温度变化时才能利用金属部分蓄热。将直流炉汽水系统横向划分为传热区和容积区,分别建立传热区金属与容积区汽水蓄热过...
火电机组燃料耗量–功率特性系数的准确辨识,是实施节能发电优化调度的基础与前提。为保障辨识精度,需在辨识过程中特别考虑反映耗量关键特征的基本方程。为此,提出一种受基本方程规范的火电机组耗量特性abc系数优化辨识方法。方法首先建立了反映火电机组耗量特性关键特征的3个基本方程,然后从正平衡角度出发,建立了受3个基本方程规范的、以拟合...
在610℃下,对超超临界火电机组用P92钢主蒸汽管道的焊接接头进行了蠕变-疲劳交互作用裂纹扩展试验。获得了蠕变-疲劳裂纹扩展速率,并进行了高温断裂参量的表征,同时,结合P92钢焊接接头蠕变与拉伸试验,建立了P92钢焊接接头材料与时间相关的失效评定曲线（TDFAD）。研究结果表明,试样断口微观形貌特征显示出其蠕变–疲劳交互作用下的裂纹扩展主要...
为了改善电容换相换流器（capacitor commutated converter,CCC）的故障特性,提出了一种基于反并联晶闸管全桥子模块的新型电容换相换流器拓扑（enhanced capacitor commutated converter,ECCC）。ECCC从提高电容电压可控性的角度出发,将换流阀和换流变压器之间的固定电容替换为反并联晶闸管全桥子模块。设计了子模块晶闸管与阀臂晶闸管的协调控...
提出一种改进的逆阻型MMC（reverse blocking MMC,RB-MMC）拓扑,其半桥子模块的下管以逆阻型IGBT替代传统的功率器件,并增加了并联旁路吸收回路,用于解决传统MMC的故障阻断能力问题。首先分析了改进的RB-MMC的拓扑和工作原理,在此基础上开展了对改进型RB-MMC的故障阻断机理及其主要功率开关器件的电气应力的研究,并通过仿真算例对所提出的改进型...
提出一种新型的分叉结构模块化多电平变换器（bifurcate modular multilevel converter,BMMC）,BMMC将常规模块化多电平变换器（modular multilevel converter,MMC）的串联结构桥臂替换为分叉结构桥臂,其拓扑可以从单一分叉结构扩展为多重分叉结构,具有多个交流端口,端口之间为错相连接。BMMC是一种无需变压器的高变压比AC/DC变换器,能够将电压...
提出一种采用无损有源箝位辅助电路的移相脉宽调制（phase shifted pulse width modulation,PSPWM）高频链DC-AC变换器。相比于当前的两级逆变技术,该变换器实现了单级功率变换,省去了两级逆变器中的DC-DC变换器,减小了变换器复杂度。该变换器采用双极性PSPWM调制,输出电压的总谐波失真（total harmonic distortion,THD）较低。在目前技术中,双...
该文将开槽实心转子开槽区域等效为各向异性的均匀介质,由二维解析法计算转子磁路线性时的等效转子阻抗参数。据此分析转子开槽数量变化对实心转子等效阻抗的影响规律,说明了转子开槽数量影响电机输出转矩和功率因数的原理。为考虑转子磁路饱和,采用二维有限元谐波场计算电机磁场分布;为考虑开槽转子端部效应,依据开槽实心转子涡流分布规律,提出...
提出一种横向磁场磁通反向结构的直线电机。相对于传统横向磁场直线电机,该电机具有紧凑结构,提高了电机内部的空间利用率。同时,采用将永磁体置于电机初级齿上的结构,次级仅由铁心组成,使得次级加工安装更加方便,对于长行程应用场合还能大幅降低系统成本。首先,文中阐述了该电机的基本结构和运行原理;其次,通过采用将永磁体等效为磁化电流,次级...
柔性负载广泛存在于电气传动系统中。根据柔性的成因,伺服系统中柔性负载主要分为柔性关节、柔性连杆两类系统。针对这两类典型的柔性负载系统,首先引用已有的研究成果对其建立了一致动力学模型。将PI调节器应用于系统控制中,分析了PI调节器参数与系统零极点的关系。针对PI调节器参数确定方法,提出了3种基于极点配置的参数确定方法。分析了这3种...
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