基于直流混合型超导限流器的超导带材失超和耐受性能研究

为进一步了解3 kV/3 kA直流混合型超导限流器中超导带材在不同电流脉冲下的超导特性及其失超后耐受电压能力,对上海超导公司生产的超导带材进行了实验,测量了在不同电流上升率情况下超导带材的电压和在5 ms短路时间下超导带材的极限耐压值。结果表明:电流上升率越大,相同时间下带材的两端电压越高,给真空灭弧室的介质恢复时间越短; 5 ms短路时间下每米超导带材的极限耐压值为239. 78 V; 3 kV/3kA直流混合型超导限流器中超导带材单根长度最小为12. 52 m,并联根数最小为25根。     

CuWC与CuCr50材料触头强迫关断在不同条件下的介质恢复特性对比分析

为了保证断路器可靠、快速关断,基于不同材料CuWC与CuCr50的真空触头,在不同电流、不同di/dt工况下进行了大量的关断实验,对两种触头实验结果对比分析。结果表明:在大电流、高关断上升率条件下CuCr50材料的触头介质恢复性能要比CuWC材料的触头好,更有利于断路器的分断。     

基于T源阻抗网络的新型直流固态断路器研究

提出了一种基于T源阻抗网络的直流固态断路器。该断路器可以通过阻抗网络响应短路故障,从而分断故障回路,不需要外加检测、控制系统,增强了系统可靠性。分析了T源断路器的工作机理和电压、电流传递函数,给出了参数设计方法,并进行了仿真和实验验证,结果表明:所设计的断路器符合理论预期。     

一种新型直流电网短路限流装置的设计与分析

针对直流电网短路故障时迅速产生的短路电流,利用IGBT器件为核心,设计出一种新型的直流短路电网限流装置并阐述了其工作原理.在分析了该装置的各种工作状态后,给出了对应的数学解析模型,为直流电网短路限流装置各参数的设计提供了理论依据.研制出小功率实验样机,并经过实验验证了解析模型的正确性和所设计的限流装置工作的快速有效性.     

4kV/400A真空直流断路器关断电路设计

针对4kV/400A真空直流断路器关断电路的设计问题,首先采用传统换流回路的拓扑结构,并利用强迫换流原理实现了电网侧额定电流的分断;其次,介绍了关断电路的工作原理并对关断电路的参数进行了设计。通过EMTP仿真软件对关断过程进行仿真,得到了仿真波形,并通过试验的方法确定了di/dt取值范围在36~200A/μs内,同时利用仿真方法确定基于关断电容能量最小的换流回路参数,得到了关断电路的最佳设计方案;最后,试验验证了该设计方案的可行性及有效性。     

新型高速触头驱动机构的分析与设计

针对新型混合型限流断路器对机械触头机构的要求,设计了一种基于高速电磁斥力机构和永磁机构的新型高速机械触头机构.该机构在故障保护时,电磁斥力机构和永磁机构联合动作,驱动动触头快速分闸.永磁机构完成正常工况下触头的分、合闸驱动,并且提供触头在合闸状态的合闸压力及其在分闸状态的分闸保持力.研制了额定320 V/3 kA的高速触头机构样机,对样机进行仿真及试验分析.结果表明:所设计样机初始分离时间为220 μs,动触头完成20 mm行程共用时7 ms,触头平均运动速度为2.9 m/s,其他各项指标也都满足混合型限流断路器要求.     

变换器短路故障时整流发电机的暂态电流计算

考虑直流变换器侧短路故障时,整流发电机带直流变换器运行可以等效为整流发电机突加RLC负载,其暂态电流计算直接关系到直流故障诊断和保护。通过将RLC负载从直流侧等效至交流侧后,将暂态电流计算等效为同步发电机串联RLC后三相短路电流计算;在得到了暂态电流的表达式后,通过类比同步发电机三相短路电流的初值、终值和时间常数计算,近似得到了暂态电流的解析表达式,并给出了电流峰值和峰值时间。通过仿真验证了该解析表达式的有效性,可以用于对直流故障诊断和保护方法的确定。     

考虑直流侧线路阻抗时十二相发电机整流系统突然短路的研究

根据十二相同步发电机的数学模型,对考虑直流侧线路阻抗的十二相发电机整流供电系统直流侧突然短路过程进行了数字仿真及试验验证.分析了线路电阻和电感对短路电流的影响.     

强流真空二极管材料放气特性研究

高功率微波技术的实用化进程要求强流真空二极管缩短抽气准备时间并保持较高的真空度水平.材料出气是高真空状态下二极管腔体内的主要气源,直接制约着抽气和保真空时间.针对一种陶瓷真空界面、黄铜和硬铝为阴极和阳极外壳的氟橡胶压封二极管,利用真空设计软件VacTran建立了抽气模型,模拟了管道流导对有效抽速的影响以及真空室主要材料出气率和抽气曲线;实际比较了常温和烘烤状态下二极管材料的出气特性:以60h作为总的出气时间,200℃烘烤8h的出气量超过了总出气量的65%;真空室气压在没有吸气泵作用下维持10-2Pa水平的时间相比未烘烤时提高了约1.5倍.烘烤对缩短加速器真空系统准备时间、提高器件真空度水平具有明显效果.     

一种考虑电流过零的直线电机分段供电策略

为了解决长初级直线电机采用分段供电的驱动方式带来的电流波动、系统性能下降等缺点,以双边长初级直线感应电机为研究对象,提出了一种根据次级所在位置和电流过零点两个条件进行切换的新型分段供电策略,推导了考虑电流过零切换时分段供电暂态特性的直线电机方程,在Matlab/Simulink环境下建立了系统动态仿真模型,并在小型样机上进行了试验验证。仿真和试验结果表明:考虑电流过零切换的分段供电策略可显著减小电流的波动,满足系统性能和实际工程的需求。