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中压变换器关键部件绝缘设计与评估方法研究
被引量：
4
1
作者
张崇兴
吴文杰
+2 位作者
谢佳成
董明
任明
《高电压技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第10期3407-3417,共11页
基于SiC器件的中压变换器因外部绝缘问题限制了其功率密度的提高,迫切需要研究其外部绝缘设计与评估方法。本文首先提出了一种基于硅光电倍增管的局部放电光学检测传感器;然后,利用此传感器研究了2种外部绝缘结构在PWM激励下的局部放电(...
基于SiC器件的中压变换器因外部绝缘问题限制了其功率密度的提高,迫切需要研究其外部绝缘设计与评估方法。本文首先提出了一种基于硅光电倍增管的局部放电光学检测传感器;然后,利用此传感器研究了2种外部绝缘结构在PWM激励下的局部放电(partial discharge,PD)特性,并总结了普适的电力电子高压绝缘设计建议;最后,以Si C中压变换器中2个关键绝缘部件的设计评估作为实例,利用所提传感器进行绝缘考核性试验。结果表明:Si PM光学传感器具有体积小、灵敏度高、抗电磁干扰能力强等优点,适合PWM激励下的电力电子应用;2种典型外部放电缺陷下,PD起始电压均随着器件开关切换速度和频率的提高而降低;对于沿面放电,PD脉冲主要分布于PWM激励的上升和下降沿,而对于尖端放电,PD脉冲主要存在于PWM激励的平坦区;实例结果验证了所提传感器在功率变换器绝缘系统离线评估甚至未来在线监测应用中的可行性。提出的电力电子绝缘设计建议和评估方法,对未来中压高功率密度变换器的绝缘设计与评估具有借鉴意义。
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关键词
电力电子集成模块
中压变换器
绝缘设计与评估
硅光电倍增管
局部放电
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职称材料
基于中压混合器件的ANPC母排绝缘与寄生参数优化设计
2
作者
赵一平
董晓博
+3 位作者
靳浩源
王淦
王来利
张虹
《电力工程技术》
北大核心
2025年第4期52-61,共10页
母排作为电力电子变换器中的关键功率传输部件,承担着连接功率器件、电容及端子的重要功能。为降低寄生参数与器件应力,换流回路须通过母排连接。文中以15 kV碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC metal oxide semiconductor field e...
母排作为电力电子变换器中的关键功率传输部件,承担着连接功率器件、电容及端子的重要功能。为降低寄生参数与器件应力,换流回路须通过母排连接。文中以15 kV碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC metal oxide semiconductor field effect transistor,SiC MOSFET)与串联硅基绝缘栅双极晶体管(Si insulate-gate bipolar transistor,Si IGBT)组成的有源中点钳位型(active neutral-point clamped,ANPC)变换器拓扑为核心研究对象,针对母排的器件布局、叠层顺序及端子位置等关键要素展开优化设计。基于有限元仿真软件,建立母排的有限元仿真模型,通过参数化分析优化铜层间距与叠层结构,提出适用于高压印制电路板(printed circuit board,PCB)母排的绝缘优化策略。仿真及实验结果表明,优化母排设计可有效改善系统寄生参数分布,文中验证了其在高压应用场景下的电场分布。与传统设计方案相比,优化后的母排结构在关键节点绝缘性能与整体可靠性方面具有显著优势。
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关键词
中压变换器
叠层母排
有限元仿真
寄生参数
绝缘
碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC
MOSFET)
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职称材料
面向舰船综合电力系统的10 kV/2 MW模块化多电平双向直流变换器控制策略
被引量：
12
3
作者
刘计龙
陈鹏
+2 位作者
肖飞
朱志超
黄兆捷
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第4期983-997,共15页
由于电压等级高、模块化程度高、容错性能好等优势,模块化多电平双向直流变换器(MMBDC)非常适合在下一代舰船综合电力系统(IPS)中充当能量路由器的角色。然而,针对该变换器的控制策略存在端口电流不受控、环路耦合强、低频振荡显著等问...
由于电压等级高、模块化程度高、容错性能好等优势,模块化多电平双向直流变换器(MMBDC)非常适合在下一代舰船综合电力系统(IPS)中充当能量路由器的角色。然而,针对该变换器的控制策略存在端口电流不受控、环路耦合强、低频振荡显著等问题。为了解决上述问题,该文首先,建立构成MMBDC的子变换器数学模型,推导低频谐振点。其次,针对直流多端口模块化多电平子变换器提出基于陷波器的三环解耦控制策略,推导该策略的控制环路解耦特性,对控制框图进行了简化,并比较传统控制策略与所提控制策略的动态特性。最后,设计并制作了10 kV/2 MW级MMBDC工程样机,介绍绝缘设计、控制系统架构、电气柜结构布局等工程实现方法,并进行所提控制策略的满功率实验,验证了该文理论分析研究的有效性。
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关键词
舰船综合电力系统
双向直流
变换器
中压
直流
变换器
解耦控制策略
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职称材料
题名
中压变换器关键部件绝缘设计与评估方法研究
被引量：
4
1
作者
张崇兴
吴文杰
谢佳成
董明
任明
机构
西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室
出处
《高电压技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第10期3407-3417,共11页
文摘
基于SiC器件的中压变换器因外部绝缘问题限制了其功率密度的提高,迫切需要研究其外部绝缘设计与评估方法。本文首先提出了一种基于硅光电倍增管的局部放电光学检测传感器;然后,利用此传感器研究了2种外部绝缘结构在PWM激励下的局部放电(partial discharge,PD)特性,并总结了普适的电力电子高压绝缘设计建议;最后,以Si C中压变换器中2个关键绝缘部件的设计评估作为实例,利用所提传感器进行绝缘考核性试验。结果表明:Si PM光学传感器具有体积小、灵敏度高、抗电磁干扰能力强等优点,适合PWM激励下的电力电子应用;2种典型外部放电缺陷下,PD起始电压均随着器件开关切换速度和频率的提高而降低;对于沿面放电,PD脉冲主要分布于PWM激励的上升和下降沿,而对于尖端放电,PD脉冲主要存在于PWM激励的平坦区;实例结果验证了所提传感器在功率变换器绝缘系统离线评估甚至未来在线监测应用中的可行性。提出的电力电子绝缘设计建议和评估方法,对未来中压高功率密度变换器的绝缘设计与评估具有借鉴意义。
关键词
电力电子集成模块
中压变换器
绝缘设计与评估
硅光电倍增管
局部放电
Keywords
power electronics building block
medium voltage converter
external insulation design and assessment
silicon photomultiplier
partial discharge
分类号
TM46 [电气工程—电器]
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职称材料
题名
基于中压混合器件的ANPC母排绝缘与寄生参数优化设计
2
作者
赵一平
董晓博
靳浩源
王淦
王来利
张虹
机构
西安交通大学(电工材料电气绝缘全国重点实验室)
出处
《电力工程技术》
北大核心
2025年第4期52-61,共10页
基金
国家重点研发计划资助项目“配电网高功率密度柔性互联技术和装备”(2023YFB2407400)。
文摘
母排作为电力电子变换器中的关键功率传输部件,承担着连接功率器件、电容及端子的重要功能。为降低寄生参数与器件应力,换流回路须通过母排连接。文中以15 kV碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC metal oxide semiconductor field effect transistor,SiC MOSFET)与串联硅基绝缘栅双极晶体管(Si insulate-gate bipolar transistor,Si IGBT)组成的有源中点钳位型(active neutral-point clamped,ANPC)变换器拓扑为核心研究对象,针对母排的器件布局、叠层顺序及端子位置等关键要素展开优化设计。基于有限元仿真软件,建立母排的有限元仿真模型,通过参数化分析优化铜层间距与叠层结构,提出适用于高压印制电路板(printed circuit board,PCB)母排的绝缘优化策略。仿真及实验结果表明,优化母排设计可有效改善系统寄生参数分布,文中验证了其在高压应用场景下的电场分布。与传统设计方案相比,优化后的母排结构在关键节点绝缘性能与整体可靠性方面具有显著优势。
关键词
中压变换器
叠层母排
有限元仿真
寄生参数
绝缘
碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC
MOSFET)
Keywords
medium-voltage converter
laminated busbar
finite element simulation
parasitic parameters
insulation
SiC metal oxide semiconductor field effect transistor(SiC MOSFET)
分类号
TM46 [电气工程—电器]
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职称材料
题名
面向舰船综合电力系统的10 kV/2 MW模块化多电平双向直流变换器控制策略
被引量：
12
3
作者
刘计龙
陈鹏
肖飞
朱志超
黄兆捷
机构
海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室
东南大学电气工程学院
出处
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第4期983-997,共15页
基金
国家自然科学基金青年基金资助项目(51807200)。
文摘
由于电压等级高、模块化程度高、容错性能好等优势,模块化多电平双向直流变换器(MMBDC)非常适合在下一代舰船综合电力系统(IPS)中充当能量路由器的角色。然而,针对该变换器的控制策略存在端口电流不受控、环路耦合强、低频振荡显著等问题。为了解决上述问题,该文首先,建立构成MMBDC的子变换器数学模型,推导低频谐振点。其次,针对直流多端口模块化多电平子变换器提出基于陷波器的三环解耦控制策略,推导该策略的控制环路解耦特性,对控制框图进行了简化,并比较传统控制策略与所提控制策略的动态特性。最后,设计并制作了10 kV/2 MW级MMBDC工程样机,介绍绝缘设计、控制系统架构、电气柜结构布局等工程实现方法,并进行所提控制策略的满功率实验,验证了该文理论分析研究的有效性。
关键词
舰船综合电力系统
双向直流
变换器
中压
直流
变换器
解耦控制策略
Keywords
Vessel integrated power system
bidirectional DC-DC converter
medium-voltage DC-DC converter
decoupling control strategy
分类号
TM46 [电气工程—电器]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
中压变换器关键部件绝缘设计与评估方法研究
张崇兴
吴文杰
谢佳成
董明
任明
《高电压技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
4
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于中压混合器件的ANPC母排绝缘与寄生参数优化设计
赵一平
董晓博
靳浩源
王淦
王来利
张虹
《电力工程技术》
北大核心
2025
0
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下载PDF
职称材料
3
面向舰船综合电力系统的10 kV/2 MW模块化多电平双向直流变换器控制策略
刘计龙
陈鹏
肖飞
朱志超
黄兆捷
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2023
12
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职称材料
已选择
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