基于不同燃弧电路模型的快速暂态过电压研究

研究在不同燃弧电路模型时快速暂态过电压的幅值和频率特性,结合电弧的特点与电感元件的特性,认为电阻和电感串联模型更合理,为进一步分析VFTO作用下GIS的绝缘性能提供参考。     

2013年度中国家用电器创新成果——企业标准创新奖

获奖标准:《稀土厚膜电路电热元件》 获奖单位:佛山市海辰科技有限公司 标准简介: 稀土厚膜电路电热元件是彻底改变电热领域传统电热元件的结构和特性的新产品.该产品技术可衍生出多种家用及工业电器电热和电阻产品,形成由稀土电子浆料、PTC厚膜电路热敏电阻浆料、大功率稀土厚膜电路电热元器件、新型电热、电阻器具等构成的新产业链,将产生巨大的经济、军事及社会效益. 稀土厚膜电路电热元件呈混合电路的高密度组装形式,集节能、环保、安全、易清洁优点为一体.与传统电热元件相比,具有省电、体积小、表面热负荷大、温度场均匀可控、热效率高、热启动快、交直流高低压电均能启动、并具有高温远红外特性等多项优点.该产品属于绿色环保节能型电热元件,可供电压不超过250 V的交、直流电压、大电流、大功率家用电热器具使用.目前主要使用在:空气负载式的烤箱、取暖器;液体负载式的即热式饮水机、速热式电热水器、煮奶器、咖啡壶、开水器、电火锅;混合负载式的烧烤炉、电熨斗等电热器具.可满足未来电热行业的节能、省电、低耗的发展趋势.     

真空断路器开断小电感电流下多次复燃现象的介质恢复过程分析

真空断路器开断小电感电流产生的多次复燃过电压和介质恢复强度密切相关。因此需建立真空断路器切小感性电流负载的介质恢复微观参数模型,依据此模型得到负载电路参数对真空断路器切小感性电流复燃现象的影响规律。该研究建立了小电感电流真空开断过程的介质恢复鞘层发展模型,得到了介质恢复过程的鞘层发展速度、触头间隙中的电场强度、离子浓度和离子速度等微观参数。以临界击穿场强作为击穿判据,得到了负载电路参数对真空断路器切小感性电流复燃现象的影响规律:负载电容或电感越大,鞘层发展速度变慢,在阴极端产生的最大电场强度越小,因此复燃发生的危险越小,过电压变小;负载端等效电阻的增大会使高频电流幅值减小,从而开断电流减小,鞘层发展速度变慢,最大电场强度降低,因此复燃击穿次数减少。     

浅谈电子消弧原理与应用

在有触点电路中,采用并联电阻、电容来消除触头开断时产生的电弧。调节电阻与电容参数,可获得不同的恢复电压曲线,减小燃弧区域,较快地熄灭电弧,还可以使过电压降低。电子消弧器还可以消除电子电路中由于电弧产生的杂讯、保护整流器元件和消除变压器噪声等。     

电磁轨道炮试验过程中枢轨界面的接触电阻特性

电磁轨道炮枢轨界面的接触电阻对界面热量和轨道炮系统的性能有着重要影响。为了计算轨道炮发射过程中的接触电阻,构建了发射过程电路模型,结合试验数据得到了接触电阻的数值和曲线。首先利用构建的发射过程电路模型确定了回路阻抗表达式。然后结合试验测量的炮口电压、炮尾电压和轨道电流,拟合了电枢的位移曲线和速度曲线。最后利用MATLAB进行数值计算,得到了轨道炮发射过程的回路阻抗和接触电阻数值,以及在轨道裸露和覆有铝熔膜2种情况下接触电阻的变化曲线。通过分析接触电阻的变化特性,得到了以下结论:在发射过程中,回路阻抗在一定范围内震荡,接触电阻则随电枢前进呈现不断减小的趋势;轨道表面的粗糙化和黑色氧化物减少了枢轨间固-固接触的实际面积,增大了接触电阻;而覆盖轨道的铝熔膜能增大实际接触面积,减小接触电阻。     

等离子体高压脉冲电源

研制了一种基于Marx发生器用于工业废水处理的高压脉冲电源,介绍了其工作原理、同步驱动电路及主要参数。Marx发生器共32级使用固态绝缘栅型双极晶体管(IGBT)和快恢复二极管为发生器的结构元件,聚丙烯(CBB)电容为储能元件。结构上采用顺/逆时针分部的紧凑型拓扑,降低了回路电感,实现了电源体积小型化;为防止IGBT因负载短路而损坏,驱动电路中加入无源保护电路。实验表明其在处理工业废水中效果优良。     

真空断路器操作过电压的防范

真空断路器具有灭弧电压低、灭弧能力强、分断速度快、开断容量大、使用寿命长、适应频繁操作等特点。已在电力、冶金、化工等领域广泛应用。但真空断路器在开断过程中会产生过电压,若在运行中使用不当,也会造成断路器爆炸等事故,给安全生产带来重大影响。1 过电压产生的机理1.1 截流过电压 真空断路器在开断负载设备时,会在电流过零前提前熄弧,产生截流现象,即di/dt→ ,于是在负载设备上将感应出相应的截流过电压,即幅值与断路器的截流水平和负载特性有关。在同样负载下断路器的截流值越低,过电压幅值越小。1.2 多次重燃过…     

双IGBT缓冲吸收电路研究

为提高电动汽车双向功率变换器的工作效率和使用寿命,提出双IGBT缓冲吸收电路。针对双RCD型缓冲吸收电路,详述了IGBT关断过程C-E端过电压产生的原因,给出了电路缓冲电容和电阻的确定方法,讨论了不同门极驱动电阻下电路的缓冲吸收效果,通过计算和实验调整确定了电路相关元件参数,指出了IGBT温升设计及其安装的注意事项。实验研究结果表明,双RCD型缓冲吸收电路可显著降低IGBT关断过电压,具有良好的缓冲吸收效果,可保证其安全性、可靠性和稳定性。     

磁浮列车H型悬浮斩波器的改进

本文介绍了目前磁浮列车上广泛使用的带RCD缓冲电路的H型斩波器，由于暂波器用来驱动电磁铁（电感负载），且频率一般要求在20kHz以上（消除噪音），采用开关元件同时通断的硬开关控制方式，开关过程中常常会出现较高的电压尖峰，文中用一种带有辅助谐振缓冲器的软开关暂波器来替代传统的暂波器，谐振缓冲回路可实现零电压开通条件，结果表明，软开关暂波器可降低关断过电压和开关损耗。     

变压器试验技术⑨

４绕组对地绝缘电阻和绝缘系统电容的介质损耗因数测量４１概述变压器绕组对地绝缘电阻和绝缘系统电容的介质损耗因数测量习惯上称为绝缘特性试验,以下仍简称为绝缘特性试验。变压器的绝缘性能除了要满足在额定电压下能安全可靠运行之外,还必须能够承受由于雷电过电压...     

半导体断路开关SOS效应测试研究

基于SOS效应工作的半导体断路开关可以在纳秒级时间内关断大密度电流,因此可应用于电感储能的脉冲功率发生器.介绍了基于SOS断路开关的脉冲功率发生器结构和运行原理、SOS工作原理及典型的电流、电压波形.在简化的测试电路上对特制二极管和快恢复二极管进行了SOS效应测试实验,研究了两类二极管的反向过电压、泵浦条件和负载影响.结果表明,深扩散p基区的二极管可以产生SOS效应;泵浦条件是影响SOS特性的最主要因素,泵浦电压越高,所产生的反向过电压系数越高.     

对电压互感器饱和引起电位偏移与铁磁谐振的分析

分析了串联铁磁谐振电路的2种稳定工作状态,即非谐振状态和谐振状态。前者电路呈电感性,回路电流和电感、电容上电压都不大;后者电路呈电容性,不仅回路电流大,且电感、电容上产生过电压。利用等值电路变换及矢量分析的方法,对配电网络中电磁式电压互感器饱和引起的过电压现象进行了分析。结果表明:在中性点绝缘系统中,电磁式电压互感器饱和会使系统中出现不同程度的中性点电位偏移,导致一相或两相对地电压升高,但系统中并未发生真正的工频铁磁谐振。故可得出结论:在中性点绝缘系统中,因电磁式电压互感器饱和引起的过电压现象属于工频位移过电压。     

新型电感储能型电磁炮脉冲电源拓扑

提出了一种用于电磁发射的电感储能型电磁炮脉冲电源拓扑。该拓扑中两储能电感充电时串联,放电时并联,以实现电流倍增。与meatgrinder电路相比,该电路两储能电感之间不需要磁耦合,具有设计简单灵活、容易制造的特点。为避免电感储能断路时断路开关出现过电压问题,用电容作为能量转换器件可实现开关的零电压断路。对该脉冲电源系统的工作原理进行了理论分析,搭建了小型实验系统,验证了该电源拓扑的可行性。以轨道炮为负载,对电感、电容参数对系统性能的影响进行了仿真分析,结果表明多个电源模块的并联运行能明显提高系统能量转换效率。     

风电场电缆集电网操作过电压的模拟试验和暂态分析

为了解决大型风力发电场中压电缆集电网系统的暂态过电压防护及绝缘配合问题以提高风电场运行的安全可靠性,搭建了风力发电场中压电缆集电网系统的实验室模拟试验平台,并建立了相应的电磁暂态分析模型,研究了真空断路器的操作在风电场中压电缆集电网系统中产生的暂态过电压的特性。采用永磁操作真空断路器的选相位技术来测量最大操作过电压水平,得到了操作过电压水平与电缆长度、感性负载和断路器动作相角的密切关系。模拟试验结果表明,短电缆和大感性负载时开断断路器会产生最高的过电压,真空断路器发生重燃现象时过电压标幺值可达5。模拟200 MW风电场的暂态仿真分析表明,重合闸操作可产生最高2.4的过电压标幺值。     

三相PWM整流器电路谐振过电压分析及预防

在三相6开关电压型PWM整流器电路的实际应用中,会发生过电压导致击穿器件绝缘的现象,而目前业界对这种现象研究较少.从新的理论机理分析,发现整流器电路进线阻抗不匹配以及电路的寄生电容电感,这两个因素引发的电路谐振是引起瞬态过电压的主要原因.基于此机理之上,针对性地提出了实用有效的预防方法,经过较多的实际现场验证,证明其对预防此类故障是有效的.     

浅析铜钨触头与真空触点分接开关的差异(2)

正3.2真空管开断真空管是采用高真空绝缘介质,利用真空触点来实现OLTC负载转换的一种电真空器件。在真空管开断过程中,必然伴随有电弧的产生和熄灭。这种真空电弧的产弧机理、表现形式、特性和熄弧原理与油中电弧的产弧机理、表现形式、特性和熄弧原理有着截然的区别,如表4所示。真空管开断能力强,断口介质恢复快,熄弧可靠,燃弧时间短,弧压低,电弧能量小,在真空管中     

双断口40.5kV真空容性开断最佳燃弧时间确定试验研究

为了分析双断口真空容性开断在断口非同期动作条件下的最佳燃弧时间,文中分析了双断口真空容性开断断口电压分布特性,研究了开断过程断口过电压计算表达式。采用电路原理分析方法,从理论上计算了不同燃弧时间下的断口过电压值。并对实际样机真空开断重燃特性进行了试验验证。基于理论计算结果及试验结果,给出了40.5 kV双断口真空永磁机构容性负载投切真空断路器燃弧时间参考值。     

基于meat-grinder脉冲电源的感应线圈炮发射性能仿真分析

为了减小脉冲电源的体积,探索电感储能脉冲电源用于感应线圈炮的可行性,在线圈炮系统中引入了电容转换的meat-grinder脉冲电源电路。首先对该脉冲电源驱动感应线圈炮负载的工作原理进行了分析。然后基于Maxwell 2D仿真环境,建立了单级感应线圈炮的2维有限元模型,瞬态仿真确定了触发放电位置,并分析了驱动线圈电感和电容器电容值对发射性能的影响。仿真结果表明:电容转换的meat-grinder电路用于驱动感应线圈炮是可行的;触发放电位置、驱动线圈的电感和电容器的电容值对发射性能都存在影响;选择合理的参数可以提高发射效率。在系统设计时,驱动线圈电感和电容器电容值的选取需要从降低断路开关电压,保持较高发射效率,以及降低电容器容量要求等方面综合考虑。     

270V直流开断特性研究与耗散功率变化的Mayr模型仿真分析

为了优化航空270V直流接触器结构设计以及预期接触器的开断容量,采用一种以栅片和磁吹系统相结合的直流接触器,进行典型负载类型下的开断性能实验,得到了感性负载情况下开断难度最大,且随着回路电感值的增大,燃弧时间和电弧熄灭时过电压峰值增加。主触点间并联RC支路虽然会增加整个燃弧时间,但能有效限制过电压的数值,且过电压峰值随并联支路电容C的增加而减小。假设燃弧过程中电弧具有对称性,并对电弧进行受力分析,提出横向磁场中电弧运动速度和消散功率的计算方法,得到一种Mayr电弧修正模型。在不同等级的阻性负载情况下,分别对燃弧过程进行数值仿真,经仿真与实验结果对比,所提Mayr电弧修正模型能够准确描述电极分断过程中电弧电压及运动速度的变化情况,为航空直流接触器的设计提供有效的参考。     

10kV并补装置中电感元件过电压保护

电力系统投切并联无功补偿装置时,容易产生过电压,造成电感元件的损坏,严重影响并补装置的安全运行。通过对10kV并补装置中电感元件的合闸与重燃过电压进行模拟计算,研究了采用并联电阻与间隙配合对电感元件进行过电压保护的效果。