模块化多电平换流器自适应故障限流控制策略

直流断路器(DCCB)的造价和体积与其开断电流大小密切相关.文中从降低DCCB的开断电流层面出发,设计了适用于半桥模块化多电平换流器(MMC)故障限流的自适应限流控制器.通过在直流故障工况下调整MMC直流电压和子模块电容电压参考值,可自动快速限制故障电流发展速度.采用数学解析的方法对自适应控制器的限流原理进行了分析.在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建四端柔性直流电网进行仿真验证.仿真结果表明:相比于无任何限流措施的控制方案,自适应限流控制可有效降低断路器的开断电流,明显减少避雷器吸收的能量,同时可加快故障后的系统恢复.     

刮板输送机链条多边形效应振动特性研究

以刮板输送机链轮和链条啮合传动为研究对象,分析了刮板输送机无载和有载工况下链条的动力学特性,并运用数值仿真的方法对刮板输送机特殊点处的链条速度和张力进行了仿真分析。结果表明:链条多边型效应的最主要的影响参数是链轮齿数,并且刮板输送机运行平稳性与链轮齿数成正比,13齿链轮稳定性远强于9齿链轮刮板输送机;多边形效应在有载侧对链条张力波动的影响比无载侧明显;多边形效应反应灵敏度与刮板输送机链条长度成反比,此研究结果为刮板输送机链轮和链条的选取提供了一定的理论依据,并为其动态特性研究提供了研究方法和理论基础。     

基于MATLAB的蛇行输送机转弯运动仿真及实验研究

以蛇行输送机为研究对象,基于Serpenoid曲线对蛇行输送机运动形态进行描述,并对其进行离散化设计和时域扩展,运用Matlab软件找到了蛇行输送机转弯运动时的最佳控制参数区间。对蛇形输送机蜿蜒运动、向左转弯运动、向右转弯运动三种工况进行了仿真分析,得到不同工况下各相邻机架间转向角度的变化规律。最后,根据所得的机架间转向角度对蛇行输送机实车进行转弯实验,验证了转弯运动控制参数的有效性及合理性。     

采用架空线的MMC-HVDC单极接地过电压分析

采用架空线传输方式的远距离柔性直流输电线路,极易发生输电线路单极接地故障,必须采用多种方式保护设备应对暂态过电压。文中研究了采用半桥子模块的柔性直流输电系统在直流侧接地故障下的暂态过电压特性,并分析了系统结构、设备参数和故障特征等对过电压的影响,同时分析了换流器闭锁、避雷器和直流断路器对抑制直流侧故障过电压的效果。研究表明系统设备参数对过电压峰值影响最大,当保护措施启动时,系统保护装置会成为主要的过电压影响因素。最后,提出了应对直流侧故障过电压的避雷器优化配置方案。     

刮板输送机中部槽哑铃销疲劳寿命与特征的实验研究与分析

为了探究刮板输送机哑铃销易断裂的问题,通过实验与疲劳寿命分析相结合的方式对哑铃销进行研究;首先建立哑铃销的受力模型,利用Ansys对哑铃销进行有限元分析,得到应力分布结果;运用载荷测试系统对哑铃销加载实验研究,得到哑铃销在实际工作中的载荷数据;采用nCode DesignLife对提取危险区域最大载荷数据进行雨流计数和疲劳寿命分析,对其哑铃销的损伤云图和寿命循环次数进行了讨论。研究结果表明:哑铃销损坏是从哑铃销颈部应力集中最大区域形成的疲劳开始,当裂纹扩展区扩散到一定程度后到达疲劳断裂区,使整个哑铃销断裂。根据刮板输送机的工作条件得到哑铃销产生裂纹的时间为92天。为哑铃销的结构改进安装提供设计依据。     

新型多端口直流断路器及其在直流电网保护中的应用

直流电网中,采用高压直流断路器切除故障线路能够有效清除直流故障,但现有的直流断路器投资成本高,系统正常运行时电力电子器件冗余。文中提出一种新型多端口直流断路器(multiport DC circuit breaker,MP-DCCB)拓扑,采用单个主断路器保护多条直流线路,利用通流能力大的晶闸管作为主断路器和直流线路间的控制单元,有选择性地切断故障线路。然后,设计了能够吸收限流电感能量的转移支路来降低避雷器需吸收的能量,并对MP-DCCB断路、耗能以及重合闸阶段控制方式及电气过程进行了理论解析,建立了等效数学模型,研究电压电流应力及经济特性与MP-DCCB关键参数的关系。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建四端双极直流电网进行仿真验证,MP-DCCB能够有效降低断路器投资成本,具备应用于柔性直流电网的工程价值。     

异构型换流器的多任务剖面可靠性分析方法

现有关于模块化多电平换流器(MMC)可靠性分析的研究大多针对子模块结构独立的换流器,对于多种低成本、多模态的异构拓扑,尚缺乏有效的可靠性分析方法,因此针对异构型换流器的可靠性分析对扩展其应用边界有重要的意义。总结了异构型MMC的特征,以桥臂嵌套型MMC为例,提出了一种考虑桥臂切换导致的多任务剖面与工作故障延续性且适用于异构型MMC的可靠性建模方法。通过分析换流器的不同运行状态,建立了马尔可夫模型,并分析了其冗余配置方案。基于仿真算例计算了桥臂嵌套型MMC的可靠性,分析了子模块冗余配置对其可靠性的影响,并与传统模型进行对比,验证了所提方法可为多开关状态的异构型MMC的可靠性分析及冗余配置提供策略参考。     

直流电网中多断路器协调配合方法EI北大核心CSCD

柔性直流电网在可再生能源并网和区域电网互联领域有重要应用前景,但是故障电流峰值随着系统端数和容量提高不断增长,进而直流断路器成本也进一步抬高。传统方法仅使用单一的故障线路上断路器清除故障,文中基于直流电网的空间互联结构,提出多断路器配合清除故障方案。由于多支相邻断路器投入分担故障能量,降低了对故障线路断路器的需求。进一步地,提出辅助限制线路震荡的断路器限流控制方法。基于张北直流电网提出多断路器配合的主保护、后备保护和重合闸方案。仿真结果表明,断路器主保护耗能减少18.8%~25.2%,系统恢复时间减少36%~44.8%。     

嵌套型MMC的数学模型与故障特性分析

半全混合型模块化多电平换流器(hybrid modular multi-level converter,hybrid-MMC)能够实现无闭锁故障穿越，但是其全桥子模块比例必须达到50%以上，如何进一步降低成本具有重要的工程价值。基于嵌套式全桥阀段的嵌套型MMC(embedded full bridge modular multi-level converter,EFB-MMC)同样具有无闭锁故障穿越能力，但是其机理分析与故障穿越特性还需要进一步深入研究。该文从半全混合型MMC与EFB-MMC的拓扑结构出发，介绍2种方案的故障穿越机理；根据EFB-MMC的故障清除特性，给出了不同时段故障电流的表达式，并在仿真中验证。在双端系统中对比了2种方案在故障工况下的故障清除特性和恢复过程，并比较两者的投资成本和损耗差异。结果表明EFB-MMC与半全混合型MMC的故障清除效果相近，但是更具备成本优势，具备进一步研究价值。