基于电参数的IGBT开关瞬态过程耦合关系分析 被引量：1

1

作者 李雨泽 张秀敏 +3 位作者 袁文迁 宋鹏 季一润 焦超群 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1252-1263,共12页

IGBT开关瞬态电流变化过程包括开通电流上升过程和关断电流下降过程,由于功率器件的非线性特征及其与电路参数的紧密耦合,造成瞬态过程电磁现象复杂。重点研究了瞬态过程电压电流参数的耦合规律,分析了耦合关系对IGBT工作特性的影响。首... IGBT开关瞬态电流变化过程包括开通电流上升过程和关断电流下降过程,由于功率器件的非线性特征及其与电路参数的紧密耦合,造成瞬态过程电磁现象复杂。重点研究了瞬态过程电压电流参数的耦合规律,分析了耦合关系对IGBT工作特性的影响。首先,分析了IGBT内寄生PIN结构、集射极电压对栅极控制模型的影响。其次,基于栅极控制模型的分析,提出集电极电流的拟合次数应考虑电流变化过程持续时间及计算场景,二次及以下多项式拟合可近似描述集电极电流波形并开展功率损耗分析,但不适于电流变化率和感应电压分析。再次,比较了开通和关断过程计算所得回路寄生电感值的差异,提出了不同过程计算回路寄生电感的适用范围及FWD封装寄生电感的计算方法。最后,分析了瞬态过程栅极电压和集射极电压的耦合关系,提出了通过栅极电压估计集射极电压的状态监测方法并进行了实验验证。 展开更多

关键词 栅极电压 集射极电压 电流上升过程 电流下降过程 寄生电感 耦合关系

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基于输运系数的IGBT开通瞬态过程耦合规律分析

2

作者 袁文迁 季一润 +3 位作者 袁茜 槐青 高岩峰 宋鹏 《电气工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期70-83,共14页

驱动回路和主回路参数共同决定了IGBT开通瞬态过程行为,分析驱动回路和主回路的耦合规律对于研究电路参数对瞬态过程的影响,以及开展IGBT状态监测研究具有指导意义。从功率器件非线性特征及其与电路参数耦合规律分析的基础上,通过输运... 驱动回路和主回路参数共同决定了IGBT开通瞬态过程行为,分析驱动回路和主回路的耦合规律对于研究电路参数对瞬态过程的影响,以及开展IGBT状态监测研究具有指导意义。从功率器件非线性特征及其与电路参数耦合规律分析的基础上,通过输运系数建立主回路和驱动回路方程的关联并建立开通瞬态过程分析模型,比较器件电压与芯片电压的差异,分析电路参数变化对瞬态过程的影响。开通电流上升过程主要受驱动参数、测试电压和寄生参数的影响,测试电压影响输运系数进而影响电流上升速率。反向恢复过程主要受驱动参数、负载电流和寄生参数的影响,负载电流影响载流子抽取过程反向恢复电压上升速度。寄生电感对开通电流上升过程和反向恢复过程电流上升速度有抑制作用。驱动参数影响反向恢复电流上升速度,因此反向恢复过程是IGBT和续流二极管的共同行为。 展开更多

关键词 输运系数 寄生参数 耦合规律 开通过程 电路模型

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一种适用于柔性直流配电网的电压控制策略 被引量：77

3

作者 季一润 袁志昌 +2 位作者 赵剑锋 李岩 许树楷 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期335-341,共7页

随着分布式能源的兴起和电力电子技术的发展,相比交流配电网,直流配电网拥有更大的发展潜力。该文首先对直流配电网的拓扑结构、控制方法以及模式切换问题进行了阐述。其次,为了有效解决配网系统中复杂的模式切换问题,简化控制流程和优... 随着分布式能源的兴起和电力电子技术的发展,相比交流配电网,直流配电网拥有更大的发展潜力。该文首先对直流配电网的拓扑结构、控制方法以及模式切换问题进行了阐述。其次,为了有效解决配网系统中复杂的模式切换问题,简化控制流程和优化潮流控制,文中提出了一种适用于直流配电网的电压控制策略,该策略使各端电压源换流站均具有维持电压和调节功率的能力,其中主站作为功率平衡节点,并为系统提供参考电压。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了双端和三端直流配电网结构的仿真模型。通过仿真验证了该直流配电网电压控制策略的有效性。 展开更多

关键词 直流配电网 电压控制策略 模式切换 直流潮流

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柔性直流配电网典型运行方式及切换方法 被引量：15

4

作者 季一润 袁志昌 +1 位作者 孙谦浩 赵宇明 《南方电网技术》 北大核心 2016年第4期8-15,共8页

随着化石能源的枯竭,风电、光伏等分布式能源的兴起以及电力电子技术的快速发展,相比交流配电网,柔性直流配电网拥有更为广阔的发展前景。首先研究了两端"手拉手"柔性直流配电网的典型运行方式;其次针对直流配电网内线路断开... 随着化石能源的枯竭,风电、光伏等分布式能源的兴起以及电力电子技术的快速发展,相比交流配电网,柔性直流配电网拥有更为广阔的发展前景。首先研究了两端"手拉手"柔性直流配电网的典型运行方式;其次针对直流配电网内线路断开和部分可控设备退出运行等导致系统运行方式改变的情况,提出了系统控制模式的切换方法;最后在RT-LAB实时仿真平台上实现了直流配网系统的4种典型运行方式及系统控制模式自动平滑切换的硬件在环测试实验,验证了模式切换方案的有效性,为今后直流配电网运行方式的研究提供了重要参考。 展开更多

关键词 直流配电网 运行方式 模式切换 电压协调控制 硬件在环测试

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基于虚拟同步型风力发电机组的风电场动态聚合模型研究 被引量：2

5

作者 季一润 槐青 +1 位作者 袁茜 宋鹏 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期37-44,共8页

针对虚拟同步型风电机组的普及应用,各机组频率、电压动态过程较传统风机差异显著特征,提出虚拟同步型风电场的动态聚合建模方法。首先,建立单台虚拟同步型风机的控制模型,分析其在全功率型风机及双馈型风机上的通用性。然后,通过Kuram... 针对虚拟同步型风电机组的普及应用,各机组频率、电压动态过程较传统风机差异显著特征,提出虚拟同步型风电场的动态聚合建模方法。首先,建立单台虚拟同步型风机的控制模型,分析其在全功率型风机及双馈型风机上的通用性。然后,通过Kuramoto模型阐释复杂网络下多机组自同步机理,并提出虚拟同步型风机在机电时间常数内的聚合方法。最后,应用实际风场算例进行系统建模仿真,并与该风场的等效聚合模型进行对比,验证所提出动态聚合模型的有效性。 展开更多

关键词 风力发电 虚拟同步机 动态聚合 双馈型风机 全功率变换型风机

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新型双向开关型直接AC/AC变频变换器的研究与仿真

6

作者 季一润 杨斌 《中国科技信息》 2014年第6期141-143,共3页

笔者研究了一种新型的直接AC/AC变换器[1],该变换器可以直接将低频电流变换为高频电流。而传统的变换器为达到这一功能须包含整流和高频逆变[2]环节,其中间环节所用的滤波电容更是价格高、体积大、寿命短,导致整个变换器成本高、效率低... 笔者研究了一种新型的直接AC/AC变换器[1],该变换器可以直接将低频电流变换为高频电流。而传统的变换器为达到这一功能须包含整流和高频逆变[2]环节,其中间环节所用的滤波电容更是价格高、体积大、寿命短,导致整个变换器成本高、效率低、控制复杂等问题的产生。本文对该新型变换器的双向开关[3]结构、能量注入式控制原理做了分析,并对其做了详细的仿真,实现了50HZ到1KHZ以及20KHZ的变频。 展开更多

关键词 AC-AC变换器 高频 双向开关 能量注入

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含大容量新能源接入的柔性直流背靠背分区互联系统频率支撑策略研究 被引量：8

7

作者 王一振 邱逢良 +2 位作者 雷鸣 季一润 王成山 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期959-967,共9页

在“双碳”背景下,柔性直流分区互联系统是解决负荷中心高比例消纳新能源、短路电流超标、潮流控制困难等一系列问题的有效途径。然而,随着柔性直流等电力电子装置的增多,电网逐步呈现低惯量、弱阻尼的特点,对系统频率稳定影响较大。因... 在“双碳”背景下,柔性直流分区互联系统是解决负荷中心高比例消纳新能源、短路电流超标、潮流控制困难等一系列问题的有效途径。然而,随着柔性直流等电力电子装置的增多,电网逐步呈现低惯量、弱阻尼的特点,对系统频率稳定影响较大。因此提出了一种适用于含大容量新能源接入的柔性直流背靠背分区互联系统频率支撑策略。该策略基于电压下垂控制,增强了互联交流系统的惯量和阻尼,实现了负荷扰动下的功率互济和频率支持。同时,以最大程度提高频率最低点为目标优选控制参数,降低了系统低频减载风险。进一步,通过互联系统功率和直流电压的解耦控制,促使新能源场站依据直流电压偏差自适应地参与交流频率支撑。最后,在PSCAD中搭建含大容量新能源接入的柔性直流背靠背分区互联系统验证了所提出策略的有效性。 展开更多

关键词 柔性直流 分区互联 新能源 频率支撑

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柔性直流换流站可靠性分析及状态检修决策优化 被引量：2

8

作者 袁茜 卢毅 +4 位作者 季一润 宋鹏 胡应宏 槐青 潘恒毅 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期5068-5076,共9页

柔直换流站是柔性直流输电系统中的关键一环,其可靠性直接影响柔性直流输电系统的运行水平。首先对柔直换流站进行拓扑结构分析和设备分类,重点关注关键设备,针对柔直换流阀,结合可靠性框图法和马尔可夫过程分析其子模块故障状态转移过... 柔直换流站是柔性直流输电系统中的关键一环,其可靠性直接影响柔性直流输电系统的运行水平。首先对柔直换流站进行拓扑结构分析和设备分类,重点关注关键设备,针对柔直换流阀,结合可靠性框图法和马尔可夫过程分析其子模块故障状态转移过程,针对混合式直流断路器和换流变压器,综合考虑其多级劣化状态、故障和维修状态,结合健康指数理论和威布尔分布得到考虑状态差异的时变故障率模型,进而基于马尔可夫过程进行可靠性计算。在此基础上,对柔直换流站进行分区,并采用通用生成函数方法应用相乘的组合算子计算柔直换流站整体的能量可用率。状态检修决策以能量可用率为优化目标,以检修方式和巡检周期为决策变量。算例以某示范工程中柔直换流站为背景,计算分析了关键设备及柔直换流站整体的可靠性参数,并对比分析了不同检修方式和巡检周期下柔直换流站能量可用率和停运损失的变化情况,研究可为柔直换流站的检修决策和巡检安排提供策略参考。 展开更多

关键词 柔直换流站 可靠性 马尔可夫过程 状态检修 通用生成函数

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基于VSC-HVDC的统一附加阻尼最优控制方法 被引量：2

9

作者 张国华 刘心旸 +4 位作者 刘卓锟 季一润 赵媛 邓文军 杨大伟 《智慧电力》 北大核心 2023年第5期80-87,共8页

相比于传统发电机的电力系统稳定器(PSS),柔性直流输电(VSC-HVDC)系统可以有效控制区域间的低频振荡。考虑到VSC-HVDC系统有功无功均能对交流系统进行独立控制,提出了基于有功无功双环控制的统一低频振荡控制器,并基于VSC的有功功率和... 相比于传统发电机的电力系统稳定器(PSS),柔性直流输电(VSC-HVDC)系统可以有效控制区域间的低频振荡。考虑到VSC-HVDC系统有功无功均能对交流系统进行独立控制,提出了基于有功无功双环控制的统一低频振荡控制器,并基于VSC的有功功率和无功功率控制分别设计附加控制回路来增加控制器的控制效果。首先采用最小二乘旋转不变(TLS-ESPRIT)辨识方法获得系统小信号模型和振荡特性,然后基于辨识出的模型,利用基于最优控制理论对控制器进行设计,并将最终所设计控制器分别附加于有功控制回路与无功控制回路。PSCAD的仿真结果表明,相比于常规的有功附加控制器,所提统一控制方法能达到更好的控制效果,并能保证鲁棒性。 展开更多

关键词 低频振荡 阻尼控制特性 VSC-HVDC 最优控制 统一控制

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直流配电系统对可再生能源的消纳能力分析 被引量：7

10

作者 李岩 易越 +3 位作者 李巍巍 袁志昌 季一润 王一振 《南方电网技术》 北大核心 2017年第3期46-52,共7页

利用直流配电网实现可再生能源的灵活接入并充分消纳具有良好的应用前景。研究了直流配电系统对可再生能源的消纳能力和其约束条件的量化评估方法,认为直流网络的阻抗、交流电网短路容量、换流器容量是影响直流配电网消纳可再生能源能力... 利用直流配电网实现可再生能源的灵活接入并充分消纳具有良好的应用前景。研究了直流配电系统对可再生能源的消纳能力和其约束条件的量化评估方法,认为直流网络的阻抗、交流电网短路容量、换流器容量是影响直流配电网消纳可再生能源能力的3个关键因素。基于直流配电网的典型系统架构计算了交流侧和直流侧因素对直流配电网消纳可再生能源能力的影响情况。提出了可定量计算直流配电网消纳可再生能源能力的实用算法,并通过典型直流配电系统的计算结果验证了上述对关键因素分析的正确性。研究结果可为直流配电系统内可再生能源的容量配置提供设计和运行参考。 展开更多

关键词 直流配电系统 可再生能源 消纳能力 运行约束

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基于PXI的柔性直流配电网系统级控制器开发 被引量：3

11

作者 李国香 袁志昌 季一润 《内蒙古电力技术》 2019年第3期1-6,共6页

设计了一种基于NI-PXI的柔性直流配电网系统级控制器,阐述了控制器硬件选型的基本原则和考量依据;软件开发采用LabVIEW语言,软件设计为灵活可扩展的分层结构,各功能区块解耦,提高程序的移植性和扩展性。最后搭建了基于RT-LAB的典型“手... 设计了一种基于NI-PXI的柔性直流配电网系统级控制器,阐述了控制器硬件选型的基本原则和考量依据;软件开发采用LabVIEW语言,软件设计为灵活可扩展的分层结构,各功能区块解耦,提高程序的移植性和扩展性。最后搭建了基于RT-LAB的典型“手拉手”两端柔性直流配电网硬件在环测试平台,证明所开发的系统级控制器响应快速、性能稳定、运行可靠,可满足实际工程需要,为后续直流配电网系统级控制器开发或实验平台构建及快速算法验证等项目提供参考。 展开更多

关键词 PXI平台 直流配电网 柔性直流 系统级控制 硬件在环

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电科院 打造坚强科技支撑 开拓创新实干新局

12

作者 王耀函 季一润 《华北电业》 2023年第2期26-27,共2页

1月26日,正月初七,调试现场、实验室里已经忙碌起来。奔波的身影,埋头钻研的科研人员,电研人用“开局即冲刺、起步即加速”的精气神为新的一年拉开了序幕。一年之计在于春。春天是一个充满希望、活力、激情的季节,是一年计划和抱负的开... 1月26日,正月初七,调试现场、实验室里已经忙碌起来。奔波的身影,埋头钻研的科研人员,电研人用“开局即冲刺、起步即加速”的精气神为新的一年拉开了序幕。一年之计在于春。春天是一个充满希望、活力、激情的季节,是一年计划和抱负的开始。2023年是全面贯彻落实党的二十大精神的开局之年,希望与挑战并存。 展开更多

关键词 科研人员 电科院 精气神 正月初七 实验室 科技支撑 开拓创新 开局

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基于CPT系统的多阶补偿研究和参数设计

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作者 杨斌 季一润 《中国科技信息》 2014年第6期177-180,共4页

传统的非接触式电能传输系统补偿方式有串联补偿和并联补偿两种,论文分别对原边以及副边的串联和并联补偿做了分析,研究了单边谐振补偿和双边谐振补偿总共8种补偿方式,并作出其理论拓扑,通过计算和仿真分析了这几种补偿方式的优劣性。... 传统的非接触式电能传输系统补偿方式有串联补偿和并联补偿两种,论文分别对原边以及副边的串联和并联补偿做了分析,研究了单边谐振补偿和双边谐振补偿总共8种补偿方式,并作出其理论拓扑,通过计算和仿真分析了这几种补偿方式的优劣性。在此基础上,本文提出了一种通过串并联相结合的新型的多谐振复合补偿方式。该补偿拓扑通过在一侧使用双电容的补偿结构,降低了系统对原边供电电源VA值的需求。 展开更多

关键词 非接触电能传输 磁感应耦合 电容补偿

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刀闸拉合对柔性直流换流阀电磁干扰的仿真研究 被引量：7

14

作者 赵媛 季一润 +4 位作者 刘源 庞磊 胡应宏 张静岚 张乔根 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期130-137,共8页

为探究刀闸拉合对柔性直流换流阀的电磁干扰特性,针对刀闸拉合对柔直换流阀辐射电磁干扰试验,通过分析电磁干扰原理,在CST仿真软件中建立了仿真模型。基于TLM场路耦合计算方法开展了仿真计算,得出了电磁干扰试验中阀塔内各位置的辐射电... 为探究刀闸拉合对柔性直流换流阀的电磁干扰特性,针对刀闸拉合对柔直换流阀辐射电磁干扰试验,通过分析电磁干扰原理,在CST仿真软件中建立了仿真模型。基于TLM场路耦合计算方法开展了仿真计算,得出了电磁干扰试验中阀塔内各位置的辐射电磁干扰水平,探究了阀塔内不同高度位置的电磁干扰强度和屏蔽罩对电磁干扰水平的影响。结果表明:阀塔内各位置辐射电磁干扰频谱的峰值基本出现在0.7 MHz附近;一般情况下,高度对低频电磁干扰水平有一定影响,对高频电磁干扰水平影响很小,不同位置处随着高度的增大电场强度幅值变化情况不一致;在阀塔内靠近屏蔽罩的位置,屏蔽罩的电磁干扰屏蔽作用明显,在阀塔内离屏蔽罩较远的位置,屏蔽罩的电磁干扰屏蔽作用有限。 展开更多

关键词 柔性直流换流阀 CST 场路耦合仿真模型 电磁干扰特性 刀闸拉合

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MMC压接子模块动态特性测试及寄生参数分析 被引量：1

15

作者 袁文迁 胡应宏 +3 位作者 宋鹏 季一润 袁茜 槐青 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第12期999-1008,共10页

对4500 V/2000 A StakPak IGBT器件组成的半桥子模块开展了动态参数测试,测试电压和电流达到2700 V和2500 A,瞬态电流峰值接近3800 A。利用测试数据对动态过程电流变化影响因素进行了分析,发现关断电流下降过程主要受续流二极管(FWD)正... 对4500 V/2000 A StakPak IGBT器件组成的半桥子模块开展了动态参数测试,测试电压和电流达到2700 V和2500 A,瞬态电流峰值接近3800 A。利用测试数据对动态过程电流变化影响因素进行了分析,发现关断电流下降过程主要受续流二极管(FWD)正向特性影响,关断电流下降及关断电压过冲基本不受测试电压变化影响。但测试电压影响pnp晶体管放大倍数及开通过程电流波形。开通电流上升过程波形可近似采用二次函数与一次函数分段描述。子模块寄生电感计算值受选取时间段的影响,在开通电流上升过程初始阶段进行回路寄生电感计算误差相对较小,子模块回路寄生电感值约为90 nH。 展开更多

关键词 半桥子模块 动态特性 开关损耗 寄生电感 电流上升过程 电流下降过程

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直驱风电场经MMC-HVDC并网送端系统小扰动稳定建模及分析

16

作者 季一润 槐青 +4 位作者 田蘅 刘黎 马群 袁茜 宋鹏 《武汉大学学报（工学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1434-1441,共8页

直驱风电场经基于模块化多电平换流器(modular multilevel converters,MMC)的高压直流(high voltage direct current,HVDC)并网系统存在宽频振荡风险。为探究其振荡机理,为实际工程参数优化提供指导,对直驱风电场经MMC-HVDC并网系统进... 直驱风电场经基于模块化多电平换流器(modular multilevel converters,MMC)的高压直流(high voltage direct current,HVDC)并网系统存在宽频振荡风险。为探究其振荡机理,为实际工程参数优化提供指导,对直驱风电场经MMC-HVDC并网系统进行小扰动稳定建模及分析。首先,建立考虑MMC内部二倍频谐波动态及风电机组锁相环动态的送端系统小扰动稳定性分析模型。然后,基于特征值变化轨迹分析有功功率、MMC交流电压控制参数及风电机组锁相环控制参数对送端系统稳定性的影响。最后,通过PSCAD电磁暂态仿真模型验证了小扰动稳定分析模型及稳定分析结论的正确性。 展开更多

关键词 直驱风场 MMC-HVDC 线性化模型 特征值法 稳定性分析

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压接型IGBT器件内芯片电流测量线圈宽频特性与参数选择

17

作者 季一润 袁文迁 +4 位作者 槐青 袁茜 郝震 孙鹏 赵志斌 《半导体技术》 CAS 2024年第12期1072-1081,共10页

印刷电路板(PCB)Rogowski线圈适用于大功率压接型IGBT器件的电流测量,是器件结温测量与失效状态监测的重要手段。结合PCB Rogowski线圈本体的阻抗特性和外部测量环境,进行了电流传感器的积分环节的优化设化,以达到最优的信号质量和最小... 印刷电路板(PCB)Rogowski线圈适用于大功率压接型IGBT器件的电流测量,是器件结温测量与失效状态监测的重要手段。结合PCB Rogowski线圈本体的阻抗特性和外部测量环境,进行了电流传感器的积分环节的优化设化,以达到最优的信号质量和最小的干扰噪声。研究了积分器电路阻容参数对传感器输出特性的影响,并结合传感器的高频稳定性、增益和带宽的测量需求,确定了传感器阻容参数的最优取值范围。设计出一款可测量压接型IGBT器件内芯片电流的监测装置,在压接型IGBT动态测试电路平台上测量芯片的脉冲电流,并与商用传感器的测量结果进行对比,验证了该传感器良好的高频感知精度,其可用于压接型IGBT器件内部芯片的电流测量。 展开更多

关键词 压接型IGBT 电流测量 PCB Rogowski线圈 积分环节 阻容参数

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