直流小型断路器(MCB)用于对清洁能源系统和各种直流负载提供过载、短路、过压、欠压等保护。基于直流电路存在临界负载电流和时间常数合理选择等特点,从直流MCB的研制出发,对直流MCB的应用场景进行梳理;结合关键试验的试验情况及试验数据,对其设计原理、结构设计要点、选材、接地方式和发展趋势进行了阐述和分析说明。
随着双碳目标的提出,新能源发电得以快速发展,未来高比例新能源并网将对电力系统带来重大影响。分析了高比例新能源对电力系统建模、运行以及规划3个方面的影响,并梳理了高比例新能源系统在数学模型、运行规划方案、需求响应、储能技术以及人工智能等应用方面的研究现状,指出目前高比例新能源系统研究所存在的问题。最后,分别从系统建设、电网灵活性、新能源消纳技术以及智能化等方面对未来新能源电力系统的发展进行了思考与展望。
利用Solidworks软件建立简化的双金属片模型,并利用Ansys仿真软件对简化模型进行仿真分析,得到了双金属片的温度分布以及最大形变量,同时制备完成相应的双金属片实物,并对实物进行了实验分析。对比分析仿真和实验结果,得到最大温度误差为0.4 K,达到稳定温升的时间也相同,验证了仿真方法的准确性。最后,针对不同焊接工艺的双金属片进行实验和仿真,得到了不同焊接工艺对双金属片温升的影响。
随着全球可再生能源的普及应用以及电动汽车产业的迅速发展,储能技术将成为促进能源发展的关键环节。不同储能技术的成熟度存在较大差异,需构建多能互补、取长补短、因地制宜、效益优先的储能技术布局。针对应用于电力系统中的主要储能技术进行梳理,介绍了电化学储能、电磁储能、储热技术、化学燃料储能等多种储能形式相应的原理,并对储能技术未来发展及应用趋势进行了初步的展望。研究和分析可用于降低储能系统成本,提升储能技术性能和成熟度,从而为坚实、有序推动清洁能源可持续发展提供一定参考及助益。
通过试验验证和分析交流接触器吸合时间的影响因素,主要有触头弹跳、线圈参数以及电工纯铁材料性能。通过优化触头弹簧参数,严格控制接触器触头的弹簧力,优化调整产品线圈参数以及使用高牌号的电工纯铁等措施,可以有效降低交流接触器的吸合时间,使产品的吸合特性更佳。
针对常规Boost变换器的开关器件电压应力过大的问题,研究了交错并联Boost变换器。首先对交错并联Boost功率因数校正(PFC)电路在减小输入电流纹波、电感磁芯尺寸和输出电容电流方面上的优势进行推导;然后对变换器主电路的关键参数进行设计,设计基于平均电流控制的双闭环控制系统;最后仿真实验验证。结果证明交错并联Boost变换器在大功率场合中既能很好地实现PFC,又能有效地降低功率器件的电流应力、减小输入电流纹波和电感磁性元件的体积,提升功率等级。
直流塑料外壳式断路器(MCCB)是低压电器中的重要一员。针对直流MCCB灭弧系统,可以使用增加极数法和增加容量法来进行短路分断能力的提升。增加极数法通过串联更多的极数提高电弧电压;增加容量法通过增加单个灭弧室的灭弧能力来提高电弧电压。同时,电感也对短路分断起到非常重要的影响。
热磁式塑壳断路器一般使用双金属片进行过载脱扣保护。双金属片的位移通过变形弯曲来打动操作机构实现过载脱扣保护。双金属片的受热弯曲位移是最主要的特性设计,另外需要校核弯曲力能否克服脱扣力,并且要求双金属片的发热达到一定范围。最后,通过实例计算验证了双金属片的设计与选用方法。
针对某数据中心10 kV二级柜V-V接法的电压互感器(PT)高压熔断器频繁熔断的现象对系统稳态电能质量进行测试,同时对PT二次侧电压电流信号进行长时录波分析,现场对PT励磁特性进行测试,排除铁磁谐振及产品质量的原因。对熔断器进行解剖,结合熔断器的时间-特性曲线,初步推断PT熔断器熔断的原因是一次侧熔断器受到扰动电流频繁冲击而导致逐步受损熔断,最后对比分析熔断器规格分别为1 A和2 A的PT的监测数据,提出了现阶段将1 A的熔断器更换为2 A的解决措施,也为进一步排查故障原因提出了建议。
GaN器件因其良好的开关性能被广泛应用于图腾柱无桥PFC电路。在电感电流临界连续模式(CRM)下,图腾柱无桥PFC通过合理的控制可以实现开关管全输入电压范围软开关。针对传统电流过零检测(ZCD)电路的控制方式存在控制时序复杂的问题,提出了一种基于电流状态检测电路的软开关控制策略,降低控制的复杂程度;采用交错并联结构降低EMI滤波器的设计压力;并利用解耦磁集成技术将两相电路的功率电感进行磁集成。最终,搭建了一台3 000 W基于GaN器件的交错并联图腾柱无桥PFC整流器,通过实验验证了所提电路设计方案的有效性。
虽然基于SiC的图腾柱无桥功率因素校正(PFC)电路性能优,但仍存在固有的过零点电流尖峰的问题。为抑制过零点电流尖峰,在深入分析图腾柱无桥PFC电路过零点电流尖峰基础上,提出在过零点附近过渡区间插入基于数字控制的新电流尖峰抑制电路。新控制策略包含在过零点前插入实现快切换桥臂开关管软启动的控制,和过零点后采用增强PI控制器的控制。为实现平滑软启动,进一步提出基于实时电流闭环PI反馈的软启动策略。新控制策略电路模态少,控制简单有效,实现容易。
磷酸铁锂电池的老化主要包括日历老化和循环老化。总结了近些年磷酸铁锂电池老化重要研究进展,梳理了磷酸铁锂电池循环老化机理和影响因素、日历老化机理和影响因素,探讨了磷酸铁锂电池老化的主要影响因素。日历老化主要受运行或存储时间、温度和荷电状态(SOC)的影响。循环老化主要受运行温度、充放电倍率和放电深度影响。磷酸铁锂电池可以基于经典Arrhenius模型开展温度加速老化试验,但加速老化温度不宜超过60 ℃,加速循环倍率不宜超过3 C。为长寿命、高安全的磷酸铁锂电池储能系统设计提供了理论依据和设计参考。
重点阐述了百兆瓦时级储能电站系统集成,介绍了预制舱的设计技术,分析了储能在新能源并网下典型应用模式及控制策略,并结合仿真及实际运行结果进行验证。理论和实践表明,可以有效解决大规模新能源并网存在的一系列问题,具有一定示范意义。
介绍了塑壳断路器中的后备保护电磁铁对断路器尤其是电子式产品后备保护的作用。阐述了后备保护电磁铁的原理,分析了保护所需要的4个动作阶段,从而实现设计可靠性。最后,探讨了后备保护电磁铁设计案例的实际应用。
直流微电网孤岛运行模式下,当光伏出力或负荷突变时,直流母线电压产生较大波动。为稳定直流电压,混合储能系统进行快速充放电,传统比例-积分(PI)控制难以实现较好的控制效果。因此,提出一种基于深度强化学习的最优控制方法。首先分析直流电压控制非线性特性;给出基于输入/输出数据的深度强化学习算法框架与学习流程;设计状态空间、动作空间、奖励函数与神经网络,实现混合储能系统DC/DC换流器的最优控制;最后,在直流微电网系统中进行仿真,相比传统PI控制,所提方法能够减小直流母线电压波动,提升系统的稳定性
交流接触器是保证配电系统及低压控制系统安全和稳定运行的重要控制电器之一。提升交流接触器工作性能和经济指标,以满足日益提高的市场需求成为重要的研究方向。综述了国内外交流接触器研究现状,从本体结构和工作性能出发,就交流接触器的结构优化与创新及智能化方面,总结了目前交流接触器相关的新技术和研究方案,并详细叙述了其原理和应用场合。最后,就交流接触器未来的发展趋势进行了展望。
在评估直流分断能力和低频交流分断能力时,业内存在的普遍看法是由于交流电存在自然过零点,针对同样的电压和预期短路电流,故交流比直流更容易分断。通过试验,对比分析了直流分断与不同频率交流分断的难易程度,特别是与低频交流分断能力的比对,得出随着交流频率的降低,交流分断的难度完全可能高于直流。
太阳能、风能等可再生能源的规模化开发利用推动全球范围内能源互联网的发展,储能是可再生能源高占比能源系统中的关键支撑技术之一。氢能具有能源储存时间跨度长、运输距离远、消纳利用渠道多等特点,以氢作为储能载体的电解水制氢技术可望促进大规模可再生能源的整合与消纳,是未来储能产业的重要发展方向。首先比较了包括氢储能在内的各种储能技术特点,其次重点阐述了各种电解水制氢技术的原理、特性与应用现状,概述了氢能储运与利用等产业链相关技术的发展现状。在此基础上,对电解水制氢、氢能储运及利用技术的发展趋势进行了展望。
通过对合闸传动过程的分析,计算出断路器的合闸负载功率及合闸功率,进而设定刚合速度值,利用能量守恒法计算出操动机构合闸弹簧的相关参数。根据计算出的合闸弹簧进行断路器合闸速度测试,实测速度值与理论值一致。
