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可编程序控制器对电压暂降敏感度的试验研究

电工技术学报 2018年第6期33卷 1422-1430页

作者：吴亚盆刘颖英徐永海新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206 先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网研究院有限公司) 北京102211

可编程序控制器(PLC)是诸多文献中提及的典型电压暂降敏感设备之一,国外相关研究人员就其暂降敏感度在早期进行过试验研究。考虑到PLC技术更新和生产工艺改进,以及国内相关试验工作较为缺乏等现状,对当前主流品牌PLCs开展电压暂降敏感... 详细信息

可编程序控制器(PLC)是诸多文献中提及的典型电压暂降敏感设备之一,国外相关研究人员就其暂降敏感度在早期进行过试验研究。考虑到PLC技术更新和生产工艺改进,以及国内相关试验工作较为缺乏等现状,对当前主流品牌PLCs开展电压暂降敏感度试验,了解其电压暂降敏感特性变化很有必要。本文制定了试验方案,以Chroma 61860回收式电网模拟电源为暂降发生源,选取国、内外四种品牌的5个PLCs进行了试验,分别考察电压暂降基本特征量以及奇次谐波等因素对PLCs暂降敏感度的影响。依据大量试验数据,得到PLCs电压暂降敏感度曲线,分析并给出各考察因素对PLCs暂降敏感度的影响程度。相比于早期的试验结论,目前应用的PLC对电压暂降事件敏感度有所下降,文中对此进行了相关分析。

关键词：可编程序控制器电压暂降敏感度 Chroma 61860 敏感度曲线

弱电网下风力发电机组并网变流器直流电压稳定性机理分析

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高电压技术 2017年第9期43卷 3127-3136页

作者：黄云辉翟雪冰刘栋闫鹤鸣林畅武汉理工大学自动化学院武汉430070 全球能源互联网研究院先进输电技术国家重点实验室北京102209

为研究连接弱交流电网的风力发电机组并网变流器直流电压控制的稳定性,从直流电压控制二阶简化模型入手说明通过分析阻尼和恢复分量可以判断直流电压稳定性。通过并网变流器控制系统相量图直观地描述了直流电压控制的动态,从物理意义上... 详细信息

为研究连接弱交流电网的风力发电机组并网变流器直流电压控制的稳定性,从直流电压控制二阶简化模型入手说明通过分析阻尼和恢复分量可以判断直流电压稳定性。通过并网变流器控制系统相量图直观地描述了直流电压控制的动态,从物理意义上说明强电网和弱电网下锁相控制对直流电压控制稳定性的影响,发现锁相控制对直流电压控制的滞后作用会引起负阻尼而减弱直流电压的稳定性。然后,分析了不同条件下,锁相控制对直流电压控制的阻尼分量和恢复分量的影响,发现锁相控制在其带宽接近直流电压控制带宽时对直流电压控制稳定性的影响最大。最后,在Matlab/Simulink中搭建时域模型进行仿真分析与验证。

关键词：并网变流器直流电压控制稳定性弱电网锁相控制

模块化多电平换流阀运行试验电路暂态特性研究

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电网技术 2017年第10期41卷 3189-3195页

作者：高冲汤广福郑健超许彬杨俊贺之渊中国电力科学研究院北京市海淀区100192 全球能源互联网研究院北京市昌平区102209 先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网研究院) 北京市昌平区102209 大功率电力电子北京市重点实验室(全球能源互联网研究院) 北京市昌平区102200

模块化多电平换流阀运行试验装置的参数设计和控制策略制定,需要研究试验电路的暂态特性。建立了H桥型运行试验电路的小信号模型,证明了试验电路是全局渐进稳定的,试验回路中可以产生稳定的交、直流电流,从而等效复现换流阀的实际运行... 详细信息

模块化多电平换流阀运行试验装置的参数设计和控制策略制定,需要研究试验电路的暂态特性。建立了H桥型运行试验电路的小信号模型,证明了试验电路是全局渐进稳定的,试验回路中可以产生稳定的交、直流电流,从而等效复现换流阀的实际运行应力。从调节时间、超调量等特性指标分析了试验电路的暂态特性。证明了试验回路呈欠阻尼特性,暂态性能不佳,且实际运行时还可能出现振荡。提出了一种附加虚拟电阻的暂态特性改善方法,实际的运行试验证明了对试验拓扑电路特性分析的正确性和所提出的暂态特性改善方法的有效性。

关键词：模块化多电平换流器运行试验拓扑稳定性暂态特性虚拟电阻

扫描电化学显微镜原位观察碳钢涂层缺陷处的交流腐蚀行为

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材料研究学报 2020年第7期34卷 545-553页

作者：公维炜杨丙坤陈云郝文魁王晓芳陈浩内蒙古电力科学研究院呼和浩特010020 全球能源互联网研究院有限公司先进输电技术国家重点实验室北京102211

将原位微区电化学与传统宏观电化学技术相结合,应用电化学扫描显微镜(SECM)技术和电化学阻抗谱技术并结合微观形貌分析,研究了碳钢涂层缺陷处在不同交流电流强度下的腐蚀行为。结果表明:SECM拓扑形貌直观反映了碳钢涂层缺陷处局部腐蚀... 详细信息

将原位微区电化学与传统宏观电化学技术相结合,应用电化学扫描显微镜(SECM)技术和电化学阻抗谱技术并结合微观形貌分析,研究了碳钢涂层缺陷处在不同交流电流强度下的腐蚀行为。结果表明:SECM拓扑形貌直观反映了碳钢涂层缺陷处局部腐蚀过程中电化学活性点的变化。交流电流使涂层缺陷处腐蚀活性点的数量明显增多,且使表面腐蚀产物积累对腐蚀产生的抑制作用明显减弱;浸泡初期涂层缺陷处的腐蚀为电子转移控制过程,浸泡10 h后转为扩散控制过程;随着交流电流强度的增大和浸泡时间的延长涂层的剥离程度提高,点蚀坑的深度和宽度随之增大。

关键词：材料失效与保护原位碳钢腐蚀交流电流

用于电动汽车无线充电的电压源型ICPT系统最优电容补偿参数选择方法

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电力自动化设备 2021年第6期41卷 53-58页

作者：刘坤葛佳蔚杨富尧陈新康锦萍赵海森华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 全球能源互联网研究院有限公司先进输电技术国家重点实验室北京102211

电压源型感应耦合电能传输(ICPT)系统通常被用于电动汽车无线充电,该系统在采用串联电容补偿时,耦合系数较大会引起输出功率降低,工程实际中通常采用提高电压达到预期输出功率,但这对电源提出了更高要求且易引起过电流。为了解决这一问... 详细信息

电压源型感应耦合电能传输(ICPT)系统通常被用于电动汽车无线充电,该系统在采用串联电容补偿时,耦合系数较大会引起输出功率降低,工程实际中通常采用提高电压达到预期输出功率,但这对电源提出了更高要求且易引起过电流。为了解决这一问题,研究了串联电容补偿ICPT系统的补偿特性,得出了补偿电容值偏离谐振点后系统的工作特性,并利用非线性规划方法对电容参数进行优化,实现了在耦合系数较大确保ICPT系统输出功率的同时,使得系统效率下降幅度最小。利用一台3 kW无线充电样机验证了优化结果的有效性,结果表明当系统输出功率从1.2 kW提高至3 kW时,系统效率仅下降1.3%,且在偏移情况下利用电容切换仍能确保输出功率的同时系统效率不低于94%。

关键词：电动汽车 ICPT系统串联补偿电容补偿特性优化非线性规划

正极性重复脉冲电压下有机硅凝胶-PI界面的沿面放电特性

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高电压技术 2022年第2期48卷 724-735页

作者：杨昊李学宝赵志斌崔翔张西子唐新灵华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网研究院有限公司) 北京102209

高压大功率绝缘栅双极型晶体管器件(insulated gatebipolar transistor,IGBT)器件封装绝缘问题已成为高压大功率IGBT器件自主研制的关键制约因素之一。由于器件内部芯片终端钝化层处场强较高,导致钝化层最外层的聚酰亚胺(polyimide,PI)... 详细信息

高压大功率绝缘栅双极型晶体管器件(insulated gatebipolar transistor,IGBT)器件封装绝缘问题已成为高压大功率IGBT器件自主研制的关键制约因素之一。由于器件内部芯片终端钝化层处场强较高,导致钝化层最外层的聚酰亚胺(polyimide,PI)与封装材料有机硅凝胶的界面之间易于发生沿面放电,此位置是弹性压接型IGBT器件封装绝缘薄弱的环节。为此面向IGBT正常运行时所承受的正极性重复方波电压工况,建立了有机硅凝胶-PI界面沿面放电特性试验平台,同步采集放电过程中光脉冲信号以及放电脉冲信号,试验中发现有机硅凝胶-PI界面沿面放电在方波上升沿以及方波的高电平区出现了多次正向放电,同时在方波下降沿以及低电平区出现了多次反向放电。基于测量得到的光电倍增管中检测到的光信号与沿面放电脉冲一一对应关系,提出了提取重叠于方波电压上升和下降过程中的位移电流波形中的沿面放电脉冲的方法,实现了沿面放电脉冲的准确提取。在此基础上,分析了沿面放电脉冲的波形参数及放电瞬时电压的统计特性,结果表明,不同电压周期中的沿面放电脉冲时间参数具有统计独立性,即各个周期的沿面放电过程相互独立,随着外施电压升高,放电次数以及脉冲幅值均增加。最后,结合放电脉冲特性,给出了正极性重复方波电压作用下有机硅凝胶与PI材料沿面放电特性的定性机理解释。

关键词：正极性重复方波有机硅凝胶聚酰亚胺沿面放电放电脉冲

计及热阻与发射极电感匹配的并联IGBT芯片稳态结温均衡方法

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电工技术学报 2022年第12期37卷 3028-3037页

作者：范迦羽郑飞麟王耀华李学宝崔翔新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206 先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网研究院有限公司) 北京102209

在大量芯片并联的IGBT器件内部,热阻和发射极寄生电感是决定芯片稳态结温分布的关键参数。因此,合理设计芯片并联支路的热阻和发射极寄生电感,对均衡并联芯片的稳态结温非常重要。为此,该文首先建立两IGBT并联芯片的电热模型,研究并联I... 详细信息

在大量芯片并联的IGBT器件内部,热阻和发射极寄生电感是决定芯片稳态结温分布的关键参数。因此,合理设计芯片并联支路的热阻和发射极寄生电感,对均衡并联芯片的稳态结温非常重要。为此,该文首先建立两IGBT并联芯片的电热模型,研究并联IGBT芯片动态损耗与结温、发射极寄生电感之间的规律。并通过瞬态电热耦合计算,研究热阻和发射极寄生电感对并联芯片结温分布的影响。在此基础上,提出计及热阻与发射极电感匹配的并联IGBT芯片稳态结温均衡方法,可通过联立方程得到热阻或发射极寄生电感的参考值,从而避免复杂的电热瞬态计算。最后以两IGBT并联芯片为例,给出不同工作频率下并联芯片的稳态结温,表明了该文所提稳态结温均衡方法的有效性。

关键词：并联IGBT芯片热阻发射极寄生电感稳态结温均衡方法

200 kV直流断路器用隔离供能变压器均压设计

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高电压技术 2021年第6期47卷 2124-2131页

作者：刘远张升崔翔魏晓光王成昊孙泽来先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网研究院有限公司) 北京102209 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

隔离供能变压器是高压直流断路器获取能量的核心设备,用于将地电位电能传输至高压直流极线中直流断路器,以保障直流断路器可靠稳定运行。该文介绍的200 kV直流高压隔离供能变压器由4个50 kV变压器级联而成。由于分布电容的存在,极线额... 详细信息

隔离供能变压器是高压直流断路器获取能量的核心设备,用于将地电位电能传输至高压直流极线中直流断路器,以保障直流断路器可靠稳定运行。该文介绍的200 kV直流高压隔离供能变压器由4个50 kV变压器级联而成。由于分布电容的存在,极线额定直流电压及冲击暂态过电压不均匀施加在4个变压器上,增加了单个变压器绝缘失效风险。为解决上述问题,该文对高压直流隔离供能变压器进行了电路分析,提取了分布电容参数,完成了均压方案设计及参数配置。在此基础上,通过仿真分析及试验验证均压方案设计将四级隔离变压器承受电压百分比偏差控制在±5%以内。研究结果表明,采用200 M?电阻与1 nF电容并联的均压方式,满足高压直流隔离变压器工程设计和运行要求。

关键词：直流断路器直流高压隔离变压器分布电容暂态过电压均压设计

基于限流电抗器的统一潮流控制器故障渡越策略及其与保护的配合

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电力自动化设备 2020年第2期40卷 8-13,20页

作者：郑涛汤哲张滋行李厚源王赟鹏祁欢欢华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 全球能源互联网研究院有限公司先进输电技术国家重点实验室北京102200

详细分析了基于模块化多电平换流器(MMC)的统一潮流控制器(UPFC)接入线路发生故障时的UPFC本体响应特性,提出一种基于限流电抗器的UPFC故障渡越策略。通过限制经过直流母线的故障电流,可使得UPFC外部故障期间并联侧MMC不闭锁,从而实现... 详细信息

详细分析了基于模块化多电平换流器(MMC)的统一潮流控制器(UPFC)接入线路发生故障时的UPFC本体响应特性,提出一种基于限流电抗器的UPFC故障渡越策略。通过限制经过直流母线的故障电流,可使得UPFC外部故障期间并联侧MMC不闭锁,从而实现故障渡越。在此基础上,研究并提出了UPFC故障渡越策略与线路距离保护的协调配合方案,可有效解决UPFC接入后对线路距离保护的不利影响。通过PSCAD/EMTDC进行了大量仿真试验,验证了所提策略和方案的有效性。

关键词：灵活交流输电统一潮流控制器故障渡越限流电抗器距离保护继电保护