125 A壳架以下塑壳断路器是塑壳断路器中的主力军,对其进行的整合提升主要是将63 A、100 A壳架产品提升至125 A,其中又以短路分断为主要难点。通过产气材料,初步增加分断能力;通过栅片电压测量分析,对灭弧室的栅片灭弧情况进行量化数据分析;通过电磁力的仿真,优化触头部分的磁场。通过改进设计,新的125 A壳架产品可代替原有产品,满足性能,同时降低主要产品的成本。
针对准谐振工作模式的反激电路的开关管开通损耗高、开通时du/dt大导致EMI差的问题,提出一种斜率检测谷底导通控制方法。有效提高了谷底电压的检测精度,降低了开关管的开通电压,降低了开通损耗;减小了开通时开关管的du/dt,改善了电路的电磁干扰(EMI)性能。详细分析反激电路及所提控制方法的原理和工作过程,以及所提控制方法对电路EMI特性的影响,并设计了关键参数。最后,仿真和实验给出了样机在功率20~40 W,输入电压DC 430 V,输出恒流DC 1.05 A的效率曲线和EMI特性曲线,并与目前广泛运用的去磁检测法对比,验证了所提出控制方法的有效性。
根据《国网标准化低压开关柜设计方案(2020版)》要求,低压成套无功功率补偿装置需进行投切试验。以低压成套无功功率补偿装置投切试验为研究对象,分别提出了分相补偿和三相共补投切试验的测量方法,并对试验结果进行分析研究。针对低压集成无功功率补偿装置,提出了投切试验的测量方法,且易于实现。
通过热稳定性和导体载流量分析,明确了接触桥材质、导体载流量等因素对交流接触器短时耐受电流能力的影响。对4种接触桥的不同材质和生产工艺进行调整,通过试验对比研究其短时耐受电流能力。试验结果表明,选用高导电材料作为导体、增大导体截面积能有效地改善交流接触器的短时耐受电流能力。
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。
在电网电压不平衡工况下,变流器工作在稳压模式时直流母线电压会出现二倍频波动。针对这个问题,分析了电网电压不平衡条件下变流器稳压运行时直流母线电压二倍频波动产生机理,提出了一种基于比例积分谐振(PIR)控制器的直流稳压控制策略。在原有直流稳压控制策略的基础上,增加2次比例谐振(PR)控制,解决了现有技术无法完全避免的直流母线电压二倍频波动的问题,且无须对电流进行正负序分离及复杂的计算获取电流指令。最后,分别通过仿真和实验,验证了所提控制策略的有效性。
在对比各种电压暂降检测方法的基础上,提出了一种兼顾速度和抗干扰能力的电压暂降检测方法。采用滑动窗计算单相电压的1/4周期有效值,同时根据数字锁相环锁定的相位,实时计算单相电压的有效值。仿真和实际测试表明,所提方法物理意义明确、计算简单、实时性较好、抗干扰能力较强,兼顾了动态电压调节器对速度和抗干扰能力的要求,可较好地应用于仅需电压幅值暂降检测的工程。
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。
在对换相开关治理低压台区三相不平衡的有效性进行研究的基础上,提出了一种基于分析三相不平衡节点电气参数等数据以确定换相开关安装位置及优先级的方法。通过工程实际应用换相开关,验证得出换相开关能够缓解三相不平衡问题的结论。通过对应用换相开关的典型台区进行仿真分析,得出换相开关能够降低线损率的结论。
对进口继电器的防护系统、磁路系统、接触系统及灭弧方式等关键技术进行深入研究,针对其大电流分断能力、强制导向结构、耐特殊环境、长电寿命、高机械耐久性的特点,提出了自主化攻关设计。利用三维集成设计、电磁仿真和结构强度分析等技术,实现了轨道交通车辆继电器关键核心技术自主可控,提升了轨道交通产品的竞争力。
阐述了轨道交通用充放电电阻的工作原理,分析了充放电电阻的功能、工作模式、选型规则及简化电路。应用仿真软件对充放电电阻的充电和放电过程进行模拟,为充放电电阻的合理化设计提供计算及选型依据。将充电时间设置为1 s,放电时间设置为5 min/15 min,经验证是合理的。
梳理2019年以来国外大型停电事故,分析其发生原因,探讨对构建未来能源系统的启示。根据分析,国外大型停电事故的主要起因包括国际冲突及网络攻击、电力供应能力不足、极端天气频发、电力设施故障等4类,为我国构建新型电力系统、保障用电安全提供了重要启示和借鉴。
针对规模化分布式光伏接入配电网引起的配电网孤岛效应保护不可靠、过电压、无功紊乱、倒送故障电流等不利影响,提出一种分布式光伏逆变器无功优化与安全提升装置。通过设计的过电压快速保护电路、防倒送故障电流电路、孤岛辅助保护电路、无功优化电路等,装置能有效提升分布式光伏接入配电网的适应性,具备良好的实用价值。
智慧小型断路器在某些用电场所和用电设备中有不可替代的作用。具体对智慧小型断路器电动操作机构的结构进行设计,包括位置开关的布局、运行逻辑的分析、电机选型、齿轮系统传动比的计算及齿轮设计等,将理论计算结果与实际产品数据进行穿插引用和对比,验证了设计方法与设计思路的可行性。能为同类产品的设计提供参考,有效缩短研发周期。
为探究H2、N2和不同混合比例的H2 - N2混合介质的燃弧特性,搭建了可视化电弧实验平台。设计了“圆台-平板”碳触头结构稳定电弧,利用高速摄影仪拍摄电弧形态及电压、电流探头采集电弧电气量,测试不同介质的电弧特性,分析气体电弧的电弧电压组成及近极压降的提取,比较多组混合气体下电场强度。实验表明H2 -N2混合气体的弧压随着H2含量增加而上升,可为直流接触器气体介质的选择提供参考。
针对磁耦合谐振式无线电能传输(WPT)系统处于过耦合时固有频率处输出功率降低的问题,结合互感耦合理论并引入失谐因子、耦合因数对简化的WPT系统进行理论分析,得到系统输出功率下降的原因是阻抗失配。采用基于对称T型补偿电路设计的LCC补偿电路进行阻抗匹配,提高输出功率。最后,通过仿真实验验证了补偿电路的有效性,为解决频率分裂问题提供了有效参考。
针对故障电弧产生时故障电流受负载影响较大、不易识别的问题,提出基于主成分分析与决策树的故障电弧识别方法。采用主成分分析法对有故障电弧产生时电流的8种时域特征参数降维处理,将去除冗余信息后的3种主成分作为特征值输入决策树,建立分类模型。所提方法能有效简化决策树分类模型,减少故障电弧识别时间,故障电弧识别准确率可达95%。
以SF6和SF6/N2混合气体为研究对象,建立交流电源、单一喷口、固定电极条件下的电弧模型。通过结合Mayr电弧模型的方法研究替代气体断路器弧后热击穿特性;采用两项近似法求解玻尔兹曼方程,计算混合气体临界击穿场强并与替代气体断路器模型实际场强比较,研究弧后电击穿特性。研究结果表明,在SF6/N2混合气体中SF6含量较高时弧后击穿特性表现与纯SF6气体断路器弧后击穿特性表现比较接近,说明其基本具备SF6气体的弧后击穿特性,可以实现对于SF6气体的替代,为SF6替代气体断路器的研发提供理论依据,对于替代气体断路器重击穿问题的研究也具有参考价值。
双极模块化多电平直流变压器可以满足低压用户对多电压等级、可靠供电以及用电安全等方面的需求,而由其两个直流极之间的功率不平衡所导致的电压不平衡以及不稳定问题是面临的技术挑战。基于二极管中性点箝位三电平半桥变换器,提出一种基于磁性元件自平衡的双极模块化多电平直流变压器拓扑。阐述其自平衡机理,分析开关器件的电流应力,给出了整体的控制策略。与额外使用电压平衡器相比,具有开关器件数量少、占地空间小、平衡电压能力强等优点。最后,基于MATLAB/Simulink搭建仿真模型,验证了所提拓扑结构及控制策略的有效性和可行性。
断路器最重要的特性就是接通和分断短路电流。为了提高开断性能,降低短路电流对电网中其他电气设备的电动力与热效应,断路器常具有限流性能,利用快速增长的电弧电压来限制短路电流。通过对回路电动力(洛仑兹力)结构设计来达到限流目的,对多种结构进行设计分析,达到为国内生产厂家提供新的设计思路目的。
