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基于电压钳位原理的多端口限流式直流断路器

电力系统自动化 2021年第18期45卷 170-178页

作者：李国庆宋禹衡王利猛赵炳然潘禹含闫克非东北电力大学电气工程学院吉林省吉林市132000 国网吉林省电力有限公司通化供电公司吉林省通化市134001 国网吉林省电力有限公司吉林供电公司吉林省吉林市132011

随着直流电网技术的广泛运用,直流断路器作为关键保护设备已成为相关领域研究重点。提出一种基于电压钳位原理的多端口限流式直流断路器,具有通态损耗低、经济性良好、重合闸速度快等优点。首先,提出新型断路器的拓扑结构及动作策略,通... 详细信息

随着直流电网技术的广泛运用,直流断路器作为关键保护设备已成为相关领域研究重点。提出一种基于电压钳位原理的多端口限流式直流断路器,具有通态损耗低、经济性良好、重合闸速度快等优点。首先,提出新型断路器的拓扑结构及动作策略,通过电压钳位原理切除故障,而后利用LC振荡关断支路晶闸管;其次,分别对母线和线路故障进行解析推导,进而针对其关断过程设计参数;最后,利用PSCAD/EMTDC中的三端直流电网模型验证其有效性与适用性,并分别对两种故障仿真加以分析,通过故障电流、系统电压及支路电压对比分析等验证该断路器可代替多个常规断路器,减少了主断路器需求。

关键词：多端口直流断路器晶闸管直流电网电压钳位故障限流

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基于晶闸管的电压钳位型混合直流断路器

中国电机工程学报 2019年第20期39卷 6159-6168页

作者：蓝童琨李银红段献忠强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院)

直流断路器是保障直流电网安全稳定运行的关键设备,而当前的直流断路器方案普遍存在故障清除速度慢、限流效果差、重合闸时间长等问题。为解决上述问题,提出一种基于晶闸管的电压钳位型混合直流断路器。所提直流断路器通过可变钳位电压... 详细信息

直流断路器是保障直流电网安全稳定运行的关键设备,而当前的直流断路器方案普遍存在故障清除速度慢、限流效果差、重合闸时间长等问题。为解决上述问题,提出一种基于晶闸管的电压钳位型混合直流断路器。所提直流断路器通过可变钳位电压迫使故障电流下降过零,实现故障快速清除;故障清除期间不会加剧短路电流的上升,具备良好的限流能力;具备快速重合闸功能,适用于直流电网瞬时性故障场景。阐述所提断路器的拓扑结构与工作原理;对其开断过程展开理论推导;最后,分别在PSCAD/EMTDC两端直流系统、四端直流电网模型中验证其有效性与适用性。

关键词：混合直流断路器晶闸管电压钳位快速重合闸

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适用于直流故障清除的直流电压钳位器原理

中国电机工程学报 2019年第22期39卷 6697-6705页

作者：赵西贝樊强许建中赵成勇苑津莎新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)

柔性直流工程建设正在向直流电网和多端直流纵深发展,而故障清除措施一直是制约工程建设的难点,也是研究的热点。该文对现有故障清除方案进行分类,将其按照物理作用原理分为"降压/增阻"类方案,同时按照故障清除措施作用空间分为"源侧"和... 详细信息

柔性直流工程建设正在向直流电网和多端直流纵深发展,而故障清除措施一直是制约工程建设的难点,也是研究的热点。该文对现有故障清除方案进行分类,将其按照物理作用原理分为"降压/增阻"类方案,同时按照故障清除措施作用空间分为"源侧"和"网侧"方案。对于现有方案在分类学上的空缺,提出一种网侧降压的直流钳压器概念,通过直流侧电压钳位的方式将故障线路电压降为零,实现故障电流的柔性清除。在直流电网中仿真验证相关概念的可行性,并通过等效电路实验进行验证。

关键词：直流电网直流断路器故障清除电压钳位

单级高频链DC/AC变换器的电压钳位与控制

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单级高频链DC/AC变换器的电压钳位与控制

作者：杨佳佳合肥工业大学

学位级别：硕士

随着电力电子技术的不断发展,研究具有高效、高功率密度的变换器成为了一种发展趋势。本文所研究的单级高频链DC/AC变换器,采用高频变压器传输能量,不仅可以解决传统工频变换器体积大,成本高的问题,同时可以实现能量的双向流动及主电路... 详细信息

随着电力电子技术的不断发展,研究具有高效、高功率密度的变换器成为了一种发展趋势。本文所研究的单级高频链DC/AC变换器,采用高频变压器传输能量,不仅可以解决传统工频变换器体积大,成本高的问题,同时可以实现能量的双向流动及主电路开关管的ZVS通断,提高系统的转换效率。论文主要工作包括以下几个方面:（1）介绍了高频链变换器的研究背景、意义及国内外现状,对高频链变换器的电路结构进行了分类总结,讨论了单级高频链DC/AC变换器现阶段面临的问题。（2）针对单级高频链DC/AC变换器的电路拓扑结构,进行了工作原理和离并网模式下的控制策略分析,基于同步调制策略设计了实现方案,并进行了仿真验证。（3）建立了变压器漏感和开关管寄生电容谐振的等效电路模型,详细分析了电路中的谐振机理及过压产生的原因;给出了无源吸收和有源钳位两种解决方法,详细分析了各自的工作原理,对无源吸收电路中的阻容参数进行了设计,对有源钳位开关管的控制方法展开了研究,并给出了钳位电容的参数选型方法。（4）对主电路的软开关特性与电压钳位电路之间的关系进行了分析总结,推导出不同条件下主电路软开关的实现条件。（5）搭建了一台150W的单级高频链DC/AC变换器实验样机,给出了变压器、电感及其主电路开关管的选取方法。采用了DSP+CPLD作为联合控制器,可以有效避免电路中开关管驱动信号因时序紊乱而带来的问题。最后,通过仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

关键词：高频链DC/AC变换器同步调制策略电压钳位软开关

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直流变压器研究

高电压技术 2009年第5期35卷 1144-1149页

作者：张先进陈杰龚春英南京航空航天大学南京210016

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... 详细信息

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。

关键词：直流变压器电力电子变压器全桥拓扑零电压开关自动去磁电压钳位

一种大功率低开关应力三相Buck功率因数校正电路

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中国电机工程学报 2021年第1期41卷 318-325页

作者：赵银锋于飞宋庆国朱忠尼周永超海军工程大学电气工程学院湖北省武汉市430033 武昌首义学院湖北省武汉市430064 91729部队山东省青岛市266000

针对三相单开关Buck功率因数校正器的开关电压应力过大的问题,文章提出一种通过外加辅助元件使开关器件等效阻抗不相等的电压钳位型三相两开关Buck功率因数校正器。相较于传统的三相单开关Buck功率因数校正器,所提方案在保持控制方法简... 详细信息

针对三相单开关Buck功率因数校正器的开关电压应力过大的问题,文章提出一种通过外加辅助元件使开关器件等效阻抗不相等的电压钳位型三相两开关Buck功率因数校正器。相较于传统的三相单开关Buck功率因数校正器,所提方案在保持控制方法简单的同时,有效地降低开关管电压应力,以及电源制造成本,同时电路的输入特性具有电流源的特性,具有较强的短路故障抑制能力通过对电路结构在稳定工作时各个时段工作过程的分析,建立数学模型,给出利用开关等效阻抗不相等实现电压钳位的设计方法,分析该电路高功率因数低开关电压应力的原理。最后,制作一台5kW的实验验证样机,稳定运行时功率因数为1,谐波含量不足5%,证明该电路的优越性和可行性。

关键词：有源功率因数校正器 Buck电路整流器电压钳位 IGBT串联

适用于注入式定子接地保护的数字电源设计与实现

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电力系统自动化 2011年第21期35卷 101-104页

作者：汪世平夏雨周华良丁志刚邹志扬国网电力科学研究院/南京南瑞集团公司江苏省南京市210003

20Hz电源是注入式发电机定子接地保护中一个很重要的单元,一般由方波逆变器和带通滤波器组成。提出了一个基于微控制单元(MCU)的20Hz方波逆变器方案,详细论述了LC带通滤波器的设计和计算。针对发电机发生单相接地故障时故障电压对方波... 详细信息

20Hz电源是注入式发电机定子接地保护中一个很重要的单元,一般由方波逆变器和带通滤波器组成。提出了一个基于微控制单元(MCU)的20Hz方波逆变器方案,详细论述了LC带通滤波器的设计和计算。针对发电机发生单相接地故障时故障电压对方波逆变器的冲击,设计了钳压保护回路,以保证逆变器内部电路不损坏。文中所提方案提高了20Hz电源的灵活性、稳定性和可靠性。

关键词：定子接地保护注入式保护 20Hz数字电源带通滤波器电压钳位

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超宽工作电压DC/DC变换器设计

电源技术 2012年第2期36卷 243-244,289页

作者：王大为赵瑞杰陶学军田素立李朝锋许继新能源公司河南许昌461000 西安交通大学陕西西安710049

针对太阳能光伏发电系统输出电压较宽的情况,设计了一种超宽工作电压的DC/DC变换器。利用稳压管在开关关断时对电路进行电压钳位,解决了单管反激变换器在高电压输入时电力MOSFET电压应力过高的缺陷。通过合理设计电路并从电路副边引入... 详细信息

针对太阳能光伏发电系统输出电压较宽的情况,设计了一种超宽工作电压的DC/DC变换器。利用稳压管在开关关断时对电路进行电压钳位,解决了单管反激变换器在高电压输入时电力MOSFET电压应力过高的缺陷。通过合理设计电路并从电路副边引入电流作为MOSFET栅极驱动,可以保证开关管的饱和导通。在理论分析、仿真优化、反复调试的基础上,设计了一款15 W、1 000 V/200 V输入的样机。经过测试,此变换器可以长时间稳定工作且转换效率比较高。

关键词：光伏发电变换器/超宽工作电压电压钳位仿真优化开关管驱动

GaN HEMT器件动态电阻测试电路设计及退化分析

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GaN HEMT器件动态电阻测试电路设计及退化分析

作者：李婷东南大学

学位级别：硕士

氮化镓(Gallium Nitride,GaN)高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)工作在高压条件下,会产生电流崩塌效应,宏观上表现为动态电阻增加。为了评估电流崩塌效应,可以通过测量动态电阻值来量化器件的退化。如果从传... 详细信息

氮化镓(Gallium Nitride,GaN)高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)工作在高压条件下,会产生电流崩塌效应,宏观上表现为动态电阻增加。为了评估电流崩塌效应,可以通过测量动态电阻值来量化器件的退化。如果从传统开关电路中直接提取动态电阻,示波器探头量程需设置得足够大以同时探测开态几十毫伏和关态几百伏的漏压,此时示波器测量精度不足,无法精确读取导通压降值,导致动态电阻的提取存在误差。因此,研究GaN HEMT器件动态电阻的精确测试方法十分重要。本文设计的GaN HEMT器件动态电阻测试电路是在传统动态开关测试电路的基础上加入电压钳位模块,把关断状态的漏极电压钳位到较小值以提高示波器的精度。论文详细阐述了栅极驱动模块的功能设计,包括电源隔离、信号源隔离、数模隔离、稳压、任意栅压驱动等;电压钳位模块的功能设计,包括电压钳位方案、RC滤波方案的确定;测试电路优化设计,包括基于仿真软件的电路参数拉偏、板级电路寄生参数优化等。基于本文测试电路,GaN HEMT器件在导通后的180ns内即可提取到准确的动态电阻,达到本文设计指标。基于该测试电路,本文还深入研究了不同应力条件下动态电阻退化的机理。研究结果表明,动态电阻的退化与关态漏极高压应力的大小、短时间内高压应力的施加时间以及温度呈正比。而且,高栅压下关态漏极高压应力的大小和施加时间对动态电阻退化速度的影响比低栅压下快一倍左右。本文的研究对GaN HEMT器件电流崩塌效应的评估和抑制设计具有一定的指导意义。

关键词： GaN HEMT 动态电阻栅极驱动电压钳位振荡抑制方案