模块化多电平柔性直流输电换流器子模块过电压保护 被引量：15

1

作者 汪涛 虞晓阳 +3 位作者 文继锋 曹冬明 田杰 董云龙 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2020年第21期107-115,共9页

以模块化多电平柔性直流换流器为研究对象,分析子模块过电压特点,研究子模块在运行中的瞬态过电压和暂态过电压问题。子模块瞬态过电压包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)关断过电压和二极管反向恢复过电压:针对子模块IGBT关断过电压,提出一... 以模块化多电平柔性直流换流器为研究对象,分析子模块过电压特点,研究子模块在运行中的瞬态过电压和暂态过电压问题。子模块瞬态过电压包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)关断过电压和二极管反向恢复过电压:针对子模块IGBT关断过电压,提出一种两电平关断技术抑制关断电压尖峰;针对子模块二极管在旁路开关动作时反向恢复过电压,提出一种抑制二极管反向恢复过电压的旁路方法。文中同时分析了系统故障造成的暂态过电压,提出一种带耗能回路的子模块拓扑,以提高换流器故障穿越能力,并可有效减少子模块级联数量。针对模块化多电平换流器在不同故障工况下的过电压问题,提出了多级过电压保护相互配合的控制逻辑策略,并提出一种冗余供电方案,解决了模块化多电平换流器启动过程中的黑模块过电压问题,提高了系统运行可靠性。最后,给出实验和仿真波形验证了瞬态、暂态过电压理论分析的正确性和保护方案的有效性。 展开更多

关键词 子模块 瞬态过电压 暂态过电压 保护配合 黑模块

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蒸发冷却技术在高频大功率变压器中的应用研究 被引量：6

2

作者 虞晓阳 汪涛 +2 位作者 骆仁松 阮琳 熊斌 《湖北电力》 2023年第2期44-50,共7页

电力系统电力电子设备能耗日益提升,对电力电子变换器的高频大功率变压器功率密度提出更高要求,对大功率变压器的散热提出了更大挑战.以电力电子变压器产品为例,建立170 kVA高频大功率变压器模型,明确了常规风冷散热方式下变压器温升过... 电力系统电力电子设备能耗日益提升,对电力电子变换器的高频大功率变压器功率密度提出更高要求,对大功率变压器的散热提出了更大挑战.以电力电子变压器产品为例,建立170 kVA高频大功率变压器模型,明确了常规风冷散热方式下变压器温升过高的关键问题,设计U型蒸发器为换热元件,利用常温自循环蒸发冷却实现变压器的良好散热,分析了变压器系统的传热过程.根据U型蒸发器的散热功率,仿真验证了引入U型蒸发器后,变压器磁芯的散热问题得到解决.整个蒸发器内部温度分布较为均匀,验证了蒸发冷却中相变过程的均温性.最后,给出了电力电子变压器样机实验结果,验证了蒸发冷却变压器散热效果. 展开更多

关键词 高频大功率 变压器 功率密度 蒸发冷却 相变

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一种新颖的磁集成自驱动倍流整流半桥三电平直流变换器 被引量：6

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作者 刘志军 虞晓阳 金科 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期131-139,共9页

提出了一种新颖的磁集成自驱动倍流整流半桥三电平直流变换器。首先采用无非跨电容和钳位二极管的半桥三电平结构作为变换器的一次,接着采用倍流整流电路作为变换器的二次。为了减小变换器的体积,本文采用了磁集成技术,将主变压器拆分... 提出了一种新颖的磁集成自驱动倍流整流半桥三电平直流变换器。首先采用无非跨电容和钳位二极管的半桥三电平结构作为变换器的一次,接着采用倍流整流电路作为变换器的二次。为了减小变换器的体积,本文采用了磁集成技术,将主变压器拆分成两个,利用主变压器的励磁电感分别替代滤波电感,最后再将两个变压器集成到一副磁心里面。与传统倍流整流半桥三电平变换器相比,该变换器不存在三电平桥臂钳位二极管可靠性较差的问题;仅需采用一副磁心,增加了变换器的功率密度,同时可以直接利用主变压器辅助绕组驱动二次同步整流管,简化了驱动电路,提高了变换器的效率。一台28V/100A的原理样机验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 自驱动 倍流整流 磁集成 半桥三电平

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半桥三电平直流变换器的电容电压控制策略 被引量：6

4

作者 周玮阳 虞晓阳 +1 位作者 金科 刘志军 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第16期56-62,共7页

三电平(TL)直流变换器具有主开关管电压应力为输入电压一半的优点,适用于高压输入场合。本文所研究的四开关半桥TL直流变换器可以实现一次侧开关管的宽范围软开关,而且避免了钳位二极管和飞跨电容带来的可靠性问题。但是主电路以及控制... 三电平(TL)直流变换器具有主开关管电压应力为输入电压一半的优点,适用于高压输入场合。本文所研究的四开关半桥TL直流变换器可以实现一次侧开关管的宽范围软开关,而且避免了钳位二极管和飞跨电容带来的可靠性问题。但是主电路以及控制电路的不对称可能造成输入分压电容以及隔直电容的偏压,从而导致主功率管以及整流二极管电压应力增加。本文提出了一种电容电压控制策略,通过调节正负半周占空比以及相位差,实现输入分压电容和隔直电容的电压控制,提高变换器运行的可靠性。最后研制了一台输入800V、输出28V/2k W的原理样机,实验结果验证了偏压理论分析的正确性以及电容电压控制策略的有效性。 展开更多

关键词 半桥三电平 偏压 电容电压控制 占空比 相位差

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大功率高频变压器三维温升计算及优化设计方法 被引量：2

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作者 骆仁松 汪涛 +2 位作者 文继峰 王子龙 虞晓阳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第18期4994-5005,5016,共13页

三维温升计算是大功率高频变压器(HFT)建模中的难点问题,准确、快速的热模型对于HFT的优化设计和稳定运行有着重要意义。目前,普遍采用降维方式建立集总参数热网络模型,其计算精度易受结构参数影响,在宽参数范围寻优中难以实现准确的热... 三维温升计算是大功率高频变压器(HFT)建模中的难点问题,准确、快速的热模型对于HFT的优化设计和稳定运行有着重要意义。目前,普遍采用降维方式建立集总参数热网络模型,其计算精度易受结构参数影响,在宽参数范围寻优中难以实现准确的热点预测。该文基于有限差分方法(FDM)构建了HFT三维热模型,并对离散化误差及其控制方法进行分析。借助有限元仿真对三维热模型的参数适应性进行详细校验,包括结构尺寸、损耗密度及散热条件,校验结果表明,该模型在宽参数范围内的最大误差小于10%。以10 kHz、150 kW变压器为例进行优化设计,单次三维温升计算平均耗时2.8 ms,最优设计边界上的最高温升计算误差低于5.5%。根据优化设计结果加工150 kW变压器原型样机并进行额定功率测试,最高温升计算误差为3%。 展开更多

关键词 高频变压器 三维热模型 有限差分 优化设计

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高压大功率SiC MOSFETs短路保护方法

6

作者 汪涛 黄樟坚 +3 位作者 虞晓阳 张茂强 骆仁松 李响 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1583-1595,共13页

碳化硅(SiC)MOSFETs短路承受能力弱,研究其短路保护方法成为保障电力电子设备安全运行的重要课题。现有方法大多围绕低压小功率SiC MOSFETs,然而随着电压和功率等级的提升,器件特性有所差异,直接套用以往设计难以实现高压大功率SiC MOSF... 碳化硅(SiC)MOSFETs短路承受能力弱,研究其短路保护方法成为保障电力电子设备安全运行的重要课题。现有方法大多围绕低压小功率SiC MOSFETs,然而随着电压和功率等级的提升,器件特性有所差异,直接套用以往设计难以实现高压大功率SiC MOSFETs的快速、可靠保护。该文首先详细研究了几种常用短路检测方法;其次基于高压大功率SiC MOSFETs器件特性,深入对比分析了不同短路检测方法的适用性,提出一种阻容式漏源极电压检测和栅极电荷检测相结合的短路保护方法;最后搭建了实验平台验证所提方法的可行性。结果表明,提出的方法在硬开关短路故障(hard switching fault,HSF)下,保护响应时间缩短了1.4μs,短路能量降低了62.5%;且能可靠识别负载短路故障(fault under load,FUL)。 展开更多

关键词 SiC MOSFETs 高压大功率 短路保护 器件特性 漏源极电压 栅极电荷

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柔性直流换流阀光纤链路在线监测系统设计 被引量：6

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作者 李乐乐 汪涛 +2 位作者 李汉杰 张茂强 虞晓阳 《湖北电力》 2019年第6期15-21,共7页

柔性直流换流阀的核心控制系统由阀基控制设备和子模块控制器组成,它们之间通过光纤链路进行实时信息交互,实现柔性直流换流阀的控制与保护,一旦光纤链路发生通讯故障,对应的子模块必须旁路并退出运行,当冗余子模块数量不足时将导致系... 柔性直流换流阀的核心控制系统由阀基控制设备和子模块控制器组成,它们之间通过光纤链路进行实时信息交互,实现柔性直流换流阀的控制与保护,一旦光纤链路发生通讯故障,对应的子模块必须旁路并退出运行,当冗余子模块数量不足时将导致系统跳闸,直接影响整个柔性直流系统运行的可靠性。在投运前或停电检修期间需要通过人工对光纤链路逐个检测、排查,不仅效率低,还容易因检测带来二次损坏。设计研发的光纤链路在线监测系统,可实时监测光纤链路的健康状态并提前预警,在检修时重点排查预警光纤链路,不仅提高检修效率更降低了因人工排查带来的二次损坏风险,同时避免了不健康的光纤链路继续恶化可能导致的子模块旁路或跳闸,从而保障柔性直流输电系统长期安全、稳定运行。 展开更多

关键词 直流输电 柔性直流换流阀 光纤链路 在线监测

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三电平逆变器滤波器元件电流应力分析

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作者 王一帆 汪涛 +3 位作者 骆仁松 张茂强 虞晓阳 王子龙 《湖北电力》 2023年第5期101-107,共7页

三电平逆变器适用于光伏、储能并网系统,交流侧采用LCL滤波器。现有文献大都研究其对谐波的抑制能力或并网系统的稳定性。然而,对不同电压、功率因数、功率等级等工况下电感、电容器件的电流应力的分析不够全面,导致器件运行可靠性难以... 三电平逆变器适用于光伏、储能并网系统,交流侧采用LCL滤波器。现有文献大都研究其对谐波的抑制能力或并网系统的稳定性。然而,对不同电压、功率因数、功率等级等工况下电感、电容器件的电流应力的分析不够全面,导致器件运行可靠性难以预测。以三电平逆变器及空间矢量调制为研究基础,推导了LCL滤波器3个元件的电流有效值及电流波形包络线的表达式,分析了功率因数、直流电压变化等对其电流应力的影响规律,据此能得出器件所受最大应力。通过电路仿真和实验,验证了解析式和分析结果的正确性。 展开更多

关键词 三电平逆变器 空间矢量调制 LCL滤波器 电流应力 储能系统 新能源

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张北柔直电网金属回线故障监测研究 被引量：3

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作者 陈玉林 张建锋 +2 位作者 虞晓阳 张杰 朱红星 《电力工程技术》 2019年第4期56-61,共6页

±500kV张北柔直电网金属回线正常时无压,有单回、双回同杆并架2种线路形式,在单、双回线连接处波阻抗存在不连续问题,常规方法难以满足金属回线故障监测的需求。文中分析了张北柔直电网金属回线的波阻抗及行波折反射特点,提出了基... ±500kV张北柔直电网金属回线正常时无压,有单回、双回同杆并架2种线路形式,在单、双回线连接处波阻抗存在不连续问题,常规方法难以满足金属回线故障监测的需求。文中分析了张北柔直电网金属回线的波阻抗及行波折反射特点,提出了基于差模时域反射法的故障监测系统方案和波形比较分析方法,通过施加差模量脉冲信号实现故障监测,通过波形比较法消除线路波阻抗不连续引起的行波反射,并凸显故障点特征。仿真和现场试验表明,该系统及方法能适应张北柔直电网金属回线的工况,可以克服线路波阻抗不连续的问题,故障监测具有较高的可靠性和灵敏度,测距精度优于300m。 展开更多

关键词 柔直电网 金属回线 故障监测 行波测距 时域反射 波形比较

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圆形利兹线高频变压器绕组损耗解析公式的实验验证与理论分析 被引量：1

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作者 骆仁松 汪涛 +3 位作者 李琳 刘任 袁轩 虞晓阳 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第5期10-16,共7页

圆形利兹线高频变压器凭借其体积小、重量轻、功率密度高等优点,在特高压交直流输电、智能电网等场合的换流单元中具有广泛的应用前景。然而,随着频率的提升,其绕组损耗将会随之增大,如何准确、高效地计算它的绕组损耗对整体的全局优化... 圆形利兹线高频变压器凭借其体积小、重量轻、功率密度高等优点,在特高压交直流输电、智能电网等场合的换流单元中具有广泛的应用前景。然而,随着频率的提升,其绕组损耗将会随之增大,如何准确、高效地计算它的绕组损耗对整体的全局优化设计至关重要。现有专门针对圆形利兹线高频变压器绕组损耗计算的解析公式仅为Tourkhani公式,但是尚未有研究通过实验或仿真的方式验证该公式的求解精度。为此,首次利用实验的方式客观验证了Tourkhani公式的计算精度,发现其最大误差可高达63.1%;同时,将Tourkhani公式的计算精度与常用Dowell公式的计算精度进行了对比,分析了Tourkhani公式产生上述误差的基本原因,为圆形利兹线高频变压器绕组损耗的准确求解及其全局优化设计提供了有益参考。 展开更多

关键词 高频变压器 圆形利兹线 绕组 Tourkhani公式 精度分析

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高集成电力电子设备外壳屏蔽效能评估 被引量：2

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作者 于海波 张茂强 +3 位作者 张晓波 虞晓阳 熊杰 刘彬 《安全与电磁兼容》 2021年第1期69-72,79,共5页

采用HFSS仿真分析了某高集成电力电子设备外壳的屏蔽效能,并按照IEC 61587-3:2006要求进行了测试对比验证,确认了屏蔽效能仿真评估手段的准确性及可行性。结果表明:对该电力电子设备而言,其外壳板厚、材质、缝隙参数的改变不能显著提高... 采用HFSS仿真分析了某高集成电力电子设备外壳的屏蔽效能,并按照IEC 61587-3:2006要求进行了测试对比验证,确认了屏蔽效能仿真评估手段的准确性及可行性。结果表明:对该电力电子设备而言,其外壳板厚、材质、缝隙参数的改变不能显著提高设备外壳的屏蔽效能,外壳背部、前部的大量开孔,是造成屏蔽效能偏低的主要原因。设备外壳屏蔽效能改善应从优化面板结构着手。 展开更多

关键词 电磁屏蔽 仿真分析 标准 试验 电力设备外壳

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