基于压接型IGBT器件的柔直换流阀功率模块多物理场耦合仿真分析 被引量：7

1

作者 张艳梅 雒雯霞 +3 位作者 孙小平 郑全旭 赵朝伟 陈荷 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期84-92,共9页

随着柔性直流输电技术的快速发展,压接型IGBT器件由于具有双面散热、功率循环能力强等优点,被越来越多的应用在高压大容量柔直换流阀领域。作为柔性直流输电换流阀的核心设备,基于压接型IGBT器件的功率模块是一个集电磁场、温度场和结... 随着柔性直流输电技术的快速发展,压接型IGBT器件由于具有双面散热、功率循环能力强等优点,被越来越多的应用在高压大容量柔直换流阀领域。作为柔性直流输电换流阀的核心设备,基于压接型IGBT器件的功率模块是一个集电磁场、温度场和结构场相互耦合的复杂多物理场环境,在运行时会受到电、磁、热、力等多个物理场的相互作用,其内部强大的交变电磁场使机箱、铜排、硅堆等结构件产生涡流和电磁力,涡流发热和器件损耗发热使得功率模块在运行中温度上升,影响其工作可靠性。且压接型IGBT器件内部均为多芯片并联结构,必须保证各芯片结构均匀受力、均匀通流、均匀散热,对压装结构要求比较高。因此,须综合考虑涡流、器件损耗、水冷却以及电磁力、热应力、机械应力等因素对压接型IGBT器件功率模块的影响。文中结合Ansys有限元分析软件,提出了一种基于压接型IGBT器件的柔直换流阀功率模块的多物理场耦合仿真分析方法。首先通过构建多物理场耦合关系数学模型,分析电磁、热、力等多物理场的耦合关系。其次针对换流阀功率模块,分别开展了电磁一热一流体和电磁一热一力多物理场耦合分析,得到功率模块运行时的损耗、温度、电磁力、热应力、总体应力和形变量等。最后,将电磁一流体一温度耦合结果与功率模块试验结果进行了对比验证,证明文中换流阀功率模块的多物理场耦合分析方法可以指导换流阀功率模块的设计。 展开更多

关键词 柔直换流阀 功率模块 多物理场耦合 压接型IGBT器件

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半全桥子模块混合型柔性直流换流阀的充电策略研究与样机实验验证 被引量：7

2

作者 涂小刚 宋志顺 +1 位作者 常立国 洪俊 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期111-115,共5页

介绍了基于半桥和全桥子模块构建的混合型柔性直流输电换流阀的拓扑结构特点和在不控充电阶段中的子模块电压分布;分析了半桥子模块存在充电电压较低导致的取能失败及充电不成功的问题;提出了一种用于混合型柔直换流阀的充电策略,并搭建... 介绍了基于半桥和全桥子模块构建的混合型柔性直流输电换流阀的拓扑结构特点和在不控充电阶段中的子模块电压分布;分析了半桥子模块存在充电电压较低导致的取能失败及充电不成功的问题;提出了一种用于混合型柔直换流阀的充电策略,并搭建了±10kV/60MW半全桥混合型模块化多电平换流阀样机对该策略进行验证。实验结果表明,该充电策略可以有效解决基于半桥和全桥子模块构建的混合型柔直换流阀充电过程中半桥子模块自取能失败问题。 展开更多

关键词 柔直换流阀 混合型MMC 充电策略

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±500 kV柔性直流换流阀外绝缘最小安全距离及海拔校正试验研究 被引量：6

3

作者 宗文志 邓卫华 +3 位作者 葛睿 池浦田 路建良 关兆亮 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期101-105,112,共6页

张北±500 kV柔性直流示范工程首次构建了四端柔性直流电网,±500 kV是世界上现有的柔性直流输电的最高电压等级,±500 kV柔性直流换流阀是柔性直流输电的核心设备,由于张北地处高海拔区域,确定柔直换流阀外绝缘在高海拔地... 张北±500 kV柔性直流示范工程首次构建了四端柔性直流电网,±500 kV是世界上现有的柔性直流输电的最高电压等级,±500 kV柔性直流换流阀是柔性直流输电的核心设备,由于张北地处高海拔区域,确定柔直换流阀外绝缘在高海拔地区所需要的室内最小空气间隙距离,对本工程和未来换流阀阀厅建设及阀厅内电力装置的布置方式有重要意义。在中国北京某特高压直流试验基地对±500 kV柔性直流换流阀外绝缘进行了操作冲击放电试验,得到其操作冲击放电特性曲线。通过比较不同的海拔校正方法,探讨和提取适用于±500 kV柔性直流换流阀外绝缘的海拔校正因数。最后依据试验得到的±500 kV换流阀外绝缘操作冲击放电特性曲线计算其在张北2 100 m海拔高度下所需要的最小空气间隙距离。 展开更多

关键词 ±500kV 柔直换流阀 外绝缘 空气净距 海拔校正因数

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±500 kV海上柔直换流阀轻型化设计及仿真分析 被引量：1

4

作者 郑全旭 孙小平 +3 位作者 娄彦涛 张雷 张艳梅 董妍波 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期188-201,共14页

海上柔直换流阀的尺寸重量直接关系海上换流平台设计制造、制造成本,换流阀轻型化设计将是产品主要攻克技术之一。文中通过分析±500 kV 2 GW海上柔直换流阀常规设计,对比分析传统支撑式换流阀的结构特征;从功率模块、阀段和阀塔3... 海上柔直换流阀的尺寸重量直接关系海上换流平台设计制造、制造成本,换流阀轻型化设计将是产品主要攻克技术之一。文中通过分析±500 kV 2 GW海上柔直换流阀常规设计,对比分析传统支撑式换流阀的结构特征;从功率模块、阀段和阀塔3个层面分析轻型化柔直换流阀设计方法,并通过采用有限元法仿真验证其工程可实施性,凸显其技术优势,对海上柔直换流阀推广应用具有重大影响。 展开更多

关键词 柔性直流输电系统 柔直换流阀 海上风电柔性直流送出系统 海上风电 轻型化设计

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柔直换流阀水管布置对电压均衡的影响

5

作者 马志荣 娄彦涛 +1 位作者 孙小平 高旭 《电力电子技术》 北大核心 2023年第1期65-67,共3页

柔直换流阀在不控充电时,各个桥臂的子模块电压会自动均衡。在工程现场和试验时发现不同位置的功率模块的电压差异很大,可能会对换流阀造成损伤,或者引起换流阀无法正常启动。此处研究由于接线位置的不同,导致水路电位分布不同,进而导... 柔直换流阀在不控充电时,各个桥臂的子模块电压会自动均衡。在工程现场和试验时发现不同位置的功率模块的电压差异很大,可能会对换流阀造成损伤,或者引起换流阀无法正常启动。此处研究由于接线位置的不同,导致水路电位分布不同,进而导致换流阀子模块的静态电压分布不同。对不同接线方案进行了分析,并通过试验进行验证。 展开更多

关键词 电压均衡 柔直换流阀 水路 接线位置

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基于MPC局部约束的压接式复合绝缘子建模研究

6

作者 肖晋 张艳红 +1 位作者 陈本乾 杨陈 《电瓷避雷器》 CAS 北大核心 2023年第5期183-192,共10页

目前国内柔直换流阀全部采用支撑结构型式,支柱绝缘子是支撑结构的核心部件,其力学性能对柔直换流阀整体结构特性影响显著。由一次整体拉挤成型的大直径芯棒和法兰压接而成的复合支柱绝缘子强度高、韧性好,在现有柔直换流阀中广泛应用... 目前国内柔直换流阀全部采用支撑结构型式,支柱绝缘子是支撑结构的核心部件,其力学性能对柔直换流阀整体结构特性影响显著。由一次整体拉挤成型的大直径芯棒和法兰压接而成的复合支柱绝缘子强度高、韧性好,在现有柔直换流阀中广泛应用。对于压接式支柱绝缘子有限元模型的构建大多采用法兰面与芯棒表面直接刚性连接,这使得仿真模型刚度与实际模型偏差过大,模型失真。基于此,本研究提出了一种基于MPC(Multi-Point Constraints,多点约束)的新型压接复合支柱绝缘子有限元简化模型,准确的模拟出工程实际中芯棒与法兰的压接区域,并通过静力试验以及振动特性试验验证模型的可靠性。研究表明,有限元仿真结果与试验结果相差均在5%以内,可见基于MPC局部约束的有限元建模方法应用在压接复合支柱绝缘子上是十分可靠的。基于所提出的模型,进一步探究了法兰的高度和厚度对复合支柱绝缘子力学性能的影响。结果表明,在绝缘子加强筋高度(非压接区域)一定时,法兰高度的变化对力学性能的影响作用可以忽略;而在法兰压接工艺允许的厚度范围内,法兰厚度增加会大幅降低绝缘子的最大弯曲应力,增加其安全裕度。这为压接复合绝缘子的设计提供了较好的设计思路。 展开更多

关键词 柔直换流阀 复合支柱绝缘子 动态特性试验 有限元分析

原文传递

基于海上平台的柔直换流阀功率模块防腐设计 被引量：3

7

作者 宋全刚 肖晋 +3 位作者 贾贞 张承 孙峻峰 郭上华 《新技术新工艺》 2019年第8期27-29,共3页

提出了一种适用于海上平台的柔直换流阀功率模块防腐设计。介绍了针对海上腐蚀环境的功率模块密封结构设计及关键零部件表面处理工艺设计。与普通环境下的功率模块相比,基于海上平台的功率模块内部有更好的密闭环境,零部件表面耐腐蚀试... 提出了一种适用于海上平台的柔直换流阀功率模块防腐设计。介绍了针对海上腐蚀环境的功率模块密封结构设计及关键零部件表面处理工艺设计。与普通环境下的功率模块相比,基于海上平台的功率模块内部有更好的密闭环境,零部件表面耐腐蚀试验达到了“C4高腐蚀环境”相关标准要求,对相关工程设计具有指导作用。 展开更多

关键词 海上平台 柔直换流阀 功率模块 防腐设计 结构设计 表面处理

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柔性直流输电换流阀型式实验平台谐波注入方法 被引量：2

8

作者 付志超 陈奥博 +2 位作者 朱劲磊 欧嘉俊 王国强 《南方电网技术》 CSCD 北大核心 2022年第2期89-96,共8页

柔性直流输电系统已广泛应用于我国电力系统,其核心设备柔直换流阀的可靠性直接影响电网的安全稳定运行。随着国内外柔直系统谐波振荡等现象的出现,换流阀在型式实验阶段除了满足IEC标准规定的实验项目外,还需要考核换流阀的谐波耐受能... 柔性直流输电系统已广泛应用于我国电力系统,其核心设备柔直换流阀的可靠性直接影响电网的安全稳定运行。随着国内外柔直系统谐波振荡等现象的出现,换流阀在型式实验阶段除了满足IEC标准规定的实验项目外,还需要考核换流阀的谐波耐受能力。基于柔直换流阀对拖实验平台,提出了谐波电流注入控制方法,建立了阀段实验系统电流控制回路等效模型,与常规基于比例-谐振(PR)调节器的电流控制策略进行对比,证明了所提出的基于二阶低通滤波环节的谐波电流控制方法能够明显改善电流控制回路的幅频特性,消除注入谐波的稳态波动。最后,采用PSCAD软件对所提出的电流控制方法进行仿真验证,对比常规PR调节器和二阶低通滤波环节下稳态谐波电流的控制性能,表明所提出电流控制方法的有效性,并进一步在换流阀对拖实验平台进行实验验证,稳态时谐波电流跟踪给定值,满足换流阀谐波电流应力的工程验证需要。 展开更多

关键词 谐波电流 柔直换流阀 型式实验 二阶低通滤波

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鲁西背靠背直流异步联网工程±350kV/1000MV柔直换流阀安装与监理控制要点

9

作者 傅新平 王书成 罗鹤田 《电力设备管理》 2018年第2期88-91,共4页

±350kV/1000MV柔直换流阀的施工安装无先例可循,其施工和监理均是工程技术的创新,其安装的质量控制重点是安装条件和安装过程。本文对柔直换流阀的安装方法和和监理控制要点进行了阐述,对行业同类项目建设具有指导借鉴意义。

关键词 柔直换流阀 控制要点 安装

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海上柔直换流阀塔运行期间的振动性能研究 被引量：2

10

作者 马志荣 娄彦涛 +6 位作者 孙小平 雒雯霞 郑全旭 高旭 陈健云 徐强 兰丁宁 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期140-147,共8页

海上换流阀在运行期间的安全性关系到海洋风电的有效输送。为研究支撑式海上换流阀塔运行期间的结构响应,依据某工程中的海上柔直换流阀建立有限元模型,通过模态分析和时程分析,研究了换流阀塔的自身振动特性和在环境荷载作用下的动力... 海上换流阀在运行期间的安全性关系到海洋风电的有效输送。为研究支撑式海上换流阀塔运行期间的结构响应,依据某工程中的海上柔直换流阀建立有限元模型,通过模态分析和时程分析,研究了换流阀塔的自身振动特性和在环境荷载作用下的动力响应。结果表明,换流阀塔弱轴振动方向为连接前后两个单塔的方向,外荷载作用下将在此方向产生较大动力响应,换流阀塔运行期间的最大位移和最大应力均满足安全要求。 展开更多

关键词 海上柔直换流阀塔 有限元 运行期 时程分析

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海上柔直换流阀塔海上运输的加固措施 被引量：3

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作者 兰丁宁 徐强 +7 位作者 陈健云 马志荣 娄彦涛 孙小平 雒雯霞 金松安 郑全旭 高旭 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期10-16,共7页

为研究海上柔直换流阀塔在海上运输过程中的强度及加固措施的有效性,依据某工程中的海上柔直换流阀塔建立有限元模型,结合自身振动特性研究换流阀塔在海上运输过程中的动力响应,分析了采取加固措施后的减振效果.结果表明,换流阀塔在连... 为研究海上柔直换流阀塔在海上运输过程中的强度及加固措施的有效性,依据某工程中的海上柔直换流阀塔建立有限元模型,结合自身振动特性研究换流阀塔在海上运输过程中的动力响应,分析了采取加固措施后的减振效果.结果表明,换流阀塔在连接前后两个单塔的弱轴方向顶部接线端子处出现较大位移,沿该方向采取加固措施后,同方向位移明显减小,各部位应力在满足安全要求的基础上进一步降低,加固措施效果明显. 展开更多

关键词 海上柔直换流阀塔 有限元 海上运输 加固方案

原文传递

柔直换流站阀厅巡检机器人巡检路径规划

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作者 何志甘 范彦琨 +1 位作者 付胜宪 陈德兴 《集成电路应用》 2021年第2期50-51,共2页

阐述柔直换流站阀厅巡检机器人巡检的路径规划,确保在智能化技术的推动下让柔直换流站阀厅巡检机器人的应用更安全、更有效。

关键词 柔直换流站阀厅 巡检机器人 巡检路径规划

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