多功能固态限流器的现状及展望
- 格式:docx
- 大小:15.98 KB
- 文档页数:11
2024年固态高功放市场调研报告1. 引言固态高功放是一种新兴的音频放大器技术,采用固态器件进行放大,具有功率高、效率高、音质好等优点。
本报告旨在对固态高功放市场进行调研,分析其发展现状、市场规模、应用领域以及未来发展趋势。
2. 发展现状随着音响技术的不断进步,固态高功放在市场上得到了广泛应用。
目前,各大音响品牌纷纷推出固态高功放产品,并取得了良好的市场反响。
固态高功放产品的稳定性、耐用性以及节能环保特性得到了用户的青睐。
不仅传统的家庭音响领域,固态高功放还广泛应用于夜总会、酒吧、演出场所等娱乐场所。
3. 市场规模根据市场调研数据显示,固态高功放市场规模正在不断扩大。
2019年,固态高功放市场的总销售额达到XX亿美元,预计到2025年将达到XX亿美元。
其中,亚太地区是固态高功放市场的主要增长区域,由于该地区经济发展迅速,娱乐场所不断增多,对高品质音响的需求也在不断增加。
4. 应用领域固态高功放具有较大的应用潜力,目前主要应用于以下领域:4.1 家庭音响随着家庭娱乐设备的智能化和便捷化,固态高功放在家庭音响中得到广泛应用。
其高效的功率放大和卓越的音质使得用户能够在家中享受到更加逼真的音乐效果。
4.2 商业场所固态高功放在商业场所中应用广泛,如酒店、商场、展览中心等。
其高功率输出和良好的音质表现,能够满足商业场所对音效的要求,提升用户的使用体验。
4.3 演出场所演出场所对音响设备的要求较高,固态高功放凭借其高稳定性、低失真以及强大的功率输出成为演出场所音响设备的首选。
其宽频响应和高动态范围保证了演出音乐的真实再现。
5. 未来发展趋势固态高功放市场的未来发展呈现以下几个趋势:5.1 技术创新随着科技的不断进步,固态高功放技术也会不断创新,提升音质和功率输出。
新型的固态高功放产品将进一步满足用户对音响设备的更高要求。
5.2 绿色环保随着社会对环境保护的重视,固态高功放将更加注重能源的节约和环境的保护。
未来的固态高功放产品将更加注重能效提升和低功耗设计。
2024年固体绝缘环网柜市场规模分析前言固体绝缘环网柜是一种新型的电力配电设备,在电力系统中起着重要的作用。
本文旨在分析固体绝缘环网柜的市场规模,并探讨其未来发展趋势。
市场概述固体绝缘环网柜市场是一个不断发展和变化的市场。
近年来,随着电力工业的不断发展和电网规模的扩大,固体绝缘环网柜市场逐渐壮大。
尤其是在发展中国家,固体绝缘环网柜市场呈现出快速增长的趋势。
市场驱动因素固体绝缘环网柜的市场增长受到多个因素的驱动。
首先,由于电力系统的升级和改造,对配电设备的需求不断增加。
固体绝缘环网柜作为一种先进的配电设备,具有可靠性高、绝缘性能好等优点,在电力系统升级中得到了广泛应用。
其次,环境保护意识的提升也推动了固体绝缘环网柜市场的增长。
相比传统的气体绝缘环网柜,固体绝缘环网柜具有无污染、无外漏等环保特点,受到了环境保护组织和政府的青睐。
此外,固体绝缘环网柜的技术不断创新,提升了产品的性能和可靠性,也为市场的增长提供了动力。
市场规模分析根据市场调研数据,固体绝缘环网柜市场的规模呈现出稳步增长的趋势。
根据不同地区和应用领域的需求差异,市场规模存在一定的差异。
地区分析亚太地区是固体绝缘环网柜市场最大的地区,占据了全球市场的主导地位。
亚太地区发展中国家的电力系统改造和升级是推动市场增长的主要驱动因素。
欧洲和北美地区的固体绝缘环网柜市场也在不断发展,受到了当地政府的支持和鼓励。
应用领域分析固体绝缘环网柜广泛应用于电力系统的配电、变电和传输环节。
其中,变电领域是固体绝缘环网柜市场的主要应用领域,占据了市场份额的大部分。
配电领域和传输领域也是固体绝缘环网柜市场的重要应用领域,随着电力系统的发展,这两个领域的市场规模也在逐渐增大。
市场前景展望固体绝缘环网柜市场具有良好的发展前景。
随着电力工业的发展和电网规模的扩大,对固体绝缘环网柜的需求将进一步增加。
未来,固体绝缘环网柜在技术创新、产品性能优化和成本降低等方面仍有较大的发展空间。
航空配电系统中固态功率控制器的应用现状与发展摘要:固态功率控制器(SSPC)作为先进航空配电系统中的关键设备,已成为将来发展的必然趋势,其功能和性能直接影响着配电系统的安全性与可靠性。
本文从航空配电系统中SSPC的应用背景和需求出发,详细介绍了直流和交流SSPC的工作原理。
通过分析国内外SSPC技术的应用与发展现状,总结了未来SSPC技术领域的研究热点方向,为今后配电系统的设计和发展奠定基础。
关键词:固态功率控制器配电系统功率开关过流保护1、引言随着航空领域军事装备的不断发展以及计算机技术的成熟应用,对于装备集成化、自动化与智能化的要求也越来越高。
近年来,伴随着以电气系统取代传统机械系统的全电飞机(AEA)概念的提出,以及用电设备数量的不断增加,飞机的供电体质逐渐由低压向高压的方向发展,这对于航空电源系统品质提出了更高的要求[1]。
配电系统作为电源系统的重要组成部分,主要起到电力传输、分配、转换以及保护和监控用电设备的作用[2]。
在大功率航空用电设备的应用中,因设备或线路发生故障而引起的电压电流浪涌、短路以及电源极性的变化现象时常出现。
为避免此类现象,传统的配电系统多采用断路器、熔断器、接触器或继电器等机电式元器件保护装置来实现对系统的保护。
虽然传统的机电式保护装置具有工作稳定、成本较低的优点,且其技术应用已相当成熟,但也一直存在故障响应时间长(时间为几毫秒),故障检测的自动化与智能化相对较低和触点寿命有限的缺陷[3]。
面对传统保护装置的弊端,固态功率控制器SSPC(Solid-State Power Controller)因响应快(几微秒或几十微秒)、寿命长、自动化与智能化程度高等优点引起许多学者和研发人员的关注[4]。
SSPC主要完成用电负载到直流或交流母线的接线和安装,从而实现对负载电路的保护[5]。
SSPC作为以可控功率MOSFET为核心器件的智能配电设备,集成了继电器的控制转换功能和断路器的过流保护功能,与常规的保护装置相比,还具有控制负载开断、远程控制、反时限过流保护以及状态监测等功能[6]。
固态断路器及固态负荷开关项目可行性研究报告一、固态断路器在电力系统中的应用用户电力技术的目的是在配电系统中加强供电的可靠性和提高供电质量,具有代表性的用户电力技术装置有:固态断路器(SSCB)、固态切换开关(SSTS)、动态电压恢复器(DVR)、故障电流限制器(FCL)、有源电力滤波器(APF)等。
对于目前广泛应用的传统机械断路器,尽管它具有动作可靠、开断能力强、通态损耗小等优点,但因受其自身物理结构的制约,其动、静触头分开时引起的电弧延长了故障电流切除时间,影响了机械断路器的使用寿命,不能提供快速、灵活、连续和长期稳定的服务,难以满足一些电力用户的需要。
FACTS要实现对电力系统参数和网络结构的快速灵活控制,固态断路器(SSCB)是其中最关键的控制设备之一。
因为SSCB控制的是整个电力线路的投切,开关时刻的选择和开关动作的快慢等因素将影响到电力系统的稳定和可靠性。
固态断路器在FACTS中的用途相当广泛:当SSCB和STSTOM配合使用时,可提供优质电力;当两台SSCB分别与两条电源馈线相连而为一个重要用户供电时,可利用SSCB在一个周期内快速完成切换,向用户提供不间断电源,这就是固态切换开关(SSTS)。
当SSCB同限流电抗器或电阻器等限流装置组合在一起使用时,SSCB就能在配电系统中迅速插入限流装置以防止来自大短路容量的过大故障电流;当故障发生时,母联断路器可用来隔离母线之间的联系,目前使用的多为熔断器,熔断器一般都是一次性的,必须经常更换,采用固态断路器作为母联开关不但可以快速地切断故障,而且可以反复使用。
采用固态断路器投切电容器可以克服老式无功补偿装置(采用机械开关)投切时产生的瞬变过程,提高响应速度,延长电容的使用寿命。
图1表明了固态断路器在FACTS中的用途。
研究开发固态断路器,在一定的条件下代替传统断路器可以有效提高电网的故障响应速度和供电水平,具有广阔的市场前景。
图1 固态断路器在FACTS中的应用二、固态断路器的国内研究现状目前,国内外都已开始利用电力电子器件来替代普通断路器的研究工作。
固态电池技术的发展与应用前景引言:在现代社会中,电池作为一种重要的能源储存装置,广泛应用于移动设备、电动车辆和储能系统等领域。
传统的液态电池由于存在安全性和容量等问题限制了其进一步发展。
固态电池技术作为一种新型电池技术,具有高能量密度、快速充放电速度以及良好的安全性等优势,因此受到了广泛关注。
本文将对固态电池技术的发展和应用前景进行深入探讨。
1. 固态电池技术的发展历程固态电池技术的研究可以追溯到20世纪60年代,但由于材料和工艺的限制,其发展一直受到了极大的限制。
然而,在过去几年中,随着先进材料和工艺的应用,固态电池技术取得了重大突破。
其中,固态电解质的研究是实现固态电池商业化的关键。
固态电解质具有高离子电导率、稳定的化学性质和良好的界面稳定性等特点,可以有效解决传统液态电解质面临的安全性问题。
2. 固态电池技术的优势(1)高能量密度:固态电池相对于传统液态电池具有更高的能量密度。
这是因为固态电解质能够提供更高的离子导电性能,使得电池更高效地储存和释放能量。
(2)快速充放电速度:传统液态电池由于离子在电解质中的扩散速度限制了充放电速度。
而固态电解质能够提供更快的离子传输速率,大大缩短了充放电时间。
这对于电动车辆等需要短充电时间的应用非常重要。
(3)良好的安全性:传统液态电池由于电解质的挥发性和易燃性存在一定的安全风险。
固态电池采用的固态电解质是非燃性和不挥发的,具有更好的安全性能。
这种特点使得固态电池在航空、电动车辆等领域具备了广阔的应用前景。
3. 固态电池技术的相关应用(1)移动设备:固态电池的高能量密度使其成为移动设备如智能手机、平板电脑和可穿戴设备的理想能源储存方式。
与传统电池相比,固态电池可以为这些设备提供更长的使用时间,并减小设备体积,提高续航能力和用户体验。
(2)电动车辆:固态电池具有快速充放电速度和良好的安全性,使其成为电动车辆的理想能源解决方案。
电动车辆充电时间长是其发展的一个主要障碍,而固态电池技术的应用可以大大缩短充电时间,提高电动车辆的使用便利性和普及度。
民用低压直流供电系统保护综述李露露;雍静;梁仕斌;田庆生;曾礼强【摘要】节能环保的低压直流供电方式在民用建筑等常规领域具有很大的应用潜能,保护与安全问题的解决是其推广的关键.相较传统交流系统而言,直流系统的保护面临着更多挑战,目前该方面的研究综述鲜见.本文尝试根据国内外已有的文献资料,从民用的角度出发,对低压直流供电系统中涉及电气安全的保护策略、短路电流计算、直流灭弧问题、电容放电问题、电击防护、末端过电流保护和负载保护的特殊要求等方面的研究现状做了一个较为全面的阐述.同时,提出了低压直流供电系统保护需要进一步解决的问题.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2015(030)022【总页数】11页(P133-143)【关键词】低压直流供电系统;保护;电气安全;电击防护;短路【作者】李露露;雍静;梁仕斌;田庆生;曾礼强【作者单位】输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400030;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400030;云南电力试验研究院(集团)有限公司昆明 650217;云南电力试验研究院(集团)有限公司昆明 650217;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400030【正文语种】中文【中图分类】TM77近年来,一些可直接使用直流电的家电设备不断涌现,如计算机、液晶电视、变频空调和电冰箱等。
目前,这些家电都经过整流装置将交流电转化为直流电使用,由此,研究者提出了在用户末端直接采用低压直流(Low Voltage Direct Current,LVDC)供电的构想,这种供电方式不仅能减少电能变换环节,降低系统电能损耗,还能消除其中的谐波污染,提高电能质量[1]。
事实上,早在1997年,荷兰能源研究中心(ECN)就提出了在住宅中采用直流供电技术的实施方案,国际能源机构(IEA)、美国电力研究会(EPRI)都对民用建筑实施直流供电的技术给予高度关注。
全固态锂电池技术的研究现状与展望一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环境保护压力的持续增大,新型高能量密度、长寿命、高安全性的电池技术已成为研究热点。
全固态锂电池(SSLIBs)因其具备高能量密度、快速充电、长寿命和低安全风险等优势,成为了电池技术领域的一颗新星。
本文旨在对全固态锂电池技术的研究现状进行全面的综述,并展望其未来的发展趋势。
我们将从全固态锂电池的基本原理、关键材料、制造工艺、性能评估以及应用前景等方面进行深入探讨,以期为相关研究和产业化提供有价值的参考。
我们也将关注全固态锂电池技术面临的挑战和可能的解决方案,以期推动这一领域的持续发展和进步。
二、全固态锂电池技术的研究现状近年来,全固态锂电池技术的研究取得了显著的进展,成为了电池科技领域的研究热点。
固态电解质作为全固态锂电池的核心组件,其材料选择和性能优化成为了研究的重点。
目前,固态电解质主要分为硫化物、氯化物和氧化物三大类。
硫化物电解质具有较高的离子电导率,但机械强度较低;氯化物电解质离子电导率高且稳定性好,但制备工艺复杂;氧化物电解质则以其高机械强度和化学稳定性受到广泛关注。
在电池结构方面,全固态锂电池采用了多层结构和纳米结构设计,以提高电池的性能和安全性。
多层结构通过在电解质和正负极之间引入额外的隔离层,防止了锂枝晶的形成和电解质的降解。
纳米结构设计则通过减小电解质和正负极的粒径,增加活性物质的接触面积,从而提高电池的容量和能量密度。
在制备工艺方面,研究者们不断探索新的制备技术,如高温固相法、溶液法、熔融盐法等,以制备出性能优异的固态电解质和全固态锂电池。
同时,研究者们还关注于提高电池的生产效率和降低成本,以实现全固态锂电池的商业化应用。
然而,尽管全固态锂电池技术取得了显著的进展,但仍面临一些挑战和问题。
固态电解质的离子电导率相比液态电解质仍较低,影响了电池的倍率性能。
固态电解质与正负极之间的界面电阻较大,降低了电池的能量效率。
固态硬盘技术的研究发展现状分析固态硬盘(SSD)是一种使用闪存存储数据的存储设备,与传统硬盘不同,它没有机械部件,并使用闪存芯片来储存数据,这使得它具有较高的读写速度、更快的启动时间和更高的可靠性。
近年来,固态硬盘已经成为许多电子设备的首选存储器,例如笔记本电脑、平板电脑和超极本等。
本文将分析固态硬盘技术的研究发展现状,并介绍一些新兴技术,以及它们的潜在影响。
一、发展历程固态硬盘技术起源于 1989 年,当时 Toshiba 推出了第一个闪存存储器,被称为 "NAND Flash",虽然它的存储密度不是很高,但却具有许多优点,包括低功耗、无噪音、低延迟和抗震动等。
但是,在过去的几十年里,闪存芯片的存储密度和真实可读写寿命一直是困扰该技术的主要问题。
听起来固态硬盘技术今时今日已经非常普及,但事实上,在短短的十年之前, SSD 才处于起步阶段,大多用于服务器和高端专业工作站。
二、发展现状SSD 从出现到如今已经经历了几个重要的发展阶段,最初是单层闪存芯片的使用。
第二个阶段是换成多层闪存芯片,这不仅增加了存储容量,同时提高了速度和性能,但它的寿命也在下降。
第三个阶段是采用三维 NAND 技术,这种技术使存储容量更大、更快、更耐用。
三维 NAND 技术的全面采用将使固态硬盘逐渐取代传统硬盘成为笔记本电脑和应用程序的首选存储设备。
三、新技术1.QLC NAND。
QLC(四层细胞)芯片将 NAND 芯片中的每个单元单元分成四个精致部分,从而大大增加了储存密度。
然而,QLC NAND 也具有跟插拔数量多、寿命短的缺点。
2.Intel Optane。
Intel Optane 技术使用的是基于 3D XPoint 的存储器,是一种高速非易失性储存器的创新。
它可以存储、读写数据,且在断电或关机后也能保持数据不丢失。
3.NVMe。
NVMe(非易失性内存快速调用)是一种新型的存储协议,通过简化和优化数据传输,类似于 PCIe 固态硬盘而不是SATA 或 PATA 等传统硬盘或光驱接口。
多功能固态限流器的现状及展望湖南大学电气与信息工程学院、云南电力试验研究院(集团)有限公司电力研究院的研究人员涂春鸣、姜飞等,在2015 年第16 期《电工技术学报》上撰文,固态限流器(SSFCL )使用概率的低下与其昂贵的投资成本形成显著矛盾。
在收集大量文献的基础上总结了国内外关于固态限流器的发展及研究现状,特别对现有几种初步满足多种功能的固态限流器拓扑结构、技术特点与应用前景进行了分析,并提出了笔者近年来研究的一种新型多功能固态限流器(MSSFCL )的拓扑结构。
探讨了多功能固态限流器研究中亟需解决的关键技术问题。
最后,介绍了MSSFCL 的应用趋势。
电网规模的不断扩大和结构的日益复杂,势必造成电力系统短路电流的不断增大[1,2] ,上万安甚至几十万安的短路电流必然给电气设备带来巨大破坏,威胁电网安全。
资料显示,我国用电负荷密度大的地区,500kV 、220kV 变电站的短路电流可能超过100kA ,而三峡水电站最大短路电流周期分量甚至达到300kA ,但是目前国际上可生产的开关设备最大开断电流仅为100kA[3,4] 。
因此,限制短路电流已成为我国电力系统安全稳定运行和电力建设发展迫切需解决的问题。
一方面,电网短路故障虽然会造成严重破坏,但与电网正常的运行时间相比,电网故障的频次非常低(2008年〜2010年国家电网有较大影响的短路故障均在70起以下) [5];另一方面,高电压等级下故障限流器初次投资成本较大。
可见,安装使用频次和时间非常少的故障限流器与其昂贵的价格形成了显著矛盾。
目前,基于电力电子技术的固态限流器( Solid-State Fault Current Limiter, SSFCL )发展迅速,已能够应用于中低压电网[6-8] 。
其基本原理是以电力电子器件的快速开关控制为核心,结合电阻、电感等元器件实现限流阻抗的快速切换,从而限制短路电流[9]。
由于其不影响电网正常运行,控制灵活,响应迅速,相比机械式断路器而言有着无可比拟的优势。
此外,基于电力电子技术的其他类型装置应用也越来越广泛,如:动态电压调节器[10]、串联混合型有源电力滤波器[11]等,其与固态限流器在主电路结构方面存在类似之处。
若能使固态限流器某部分元器件在电网非故障时间继续发挥作用,使SSFCL 具备多种功能,将为解决故障限流器长期闲置、利用率低下的问题提供行之有效的途径。
本文首先对固态限流器的发展进行了总结,分析了现有研究中初步具备多种功能的几类固态限流器技术特点及优缺点,并重点介绍了近年来笔者研究的一种新型多功能固态限流器( Multi-FunctionSolid-State Fault Current Limiter, MSSFCL ),最后探讨了多功能固态限流器在研究与工程应用中亟需解决的关键技术问题及应用前景。
1 固态限流器的研究现状美国ERPI 在20 世纪90 年代曾组织专家组对配电网的各种类型限流器技术进行了专门调研,得出随着电力电子技术水平的不断提高,采用电力电子技术的固态限流器是一种现实的技术途径[12,13] 。
自日本学者T.Ueda 等人于1993 年提出的采用门极关断 (GTO )式限流器开始,国内外涉及各类型固态限流器的研究已逐渐开展,大体可分为:GTO 式、谐振式、混合式及桥式限流器[14-26] 等。
近年来针对固态限流器的实用化也进行了较为深入的探索,已有的样机例如:美国西屋公司与EPRI 合作的13.8kV/675A 的固态断路器组合式限流器样机、浙江大学研制的10kV/500A 桥式限流器、日本东北电力公司及日立公司的6.6kV/400A 的DCLD( distributioncurrent limiting device ) 实验装置等[3] 。
下文按照固态限流器的不同类型,对其原理、特点进行简要介绍。
图1a 所示为GTO 开关式故障限流器,由一组反并联的GTO 与限流电感L 并联组成[16,17] 。
正常情况下GTO 开关处于闭合;故障时GTO 处于断开状态,故障电流转移至L 支路,达到限流目的。
这种限流器需采用昂贵的GTO ,而且要求保护电路具有极快的响应速度,且GTO 快速截断大短路电流,将引起极大的di/dt 及dv/dt ,必须采用措施抑制产生高压和附加振荡。
谐振式故障限流器[18,19] 分别利用串联谐振电路的阻抗为零、并联谐振电路的导纳为零的特点设计。
以并联谐振式限流器为例,如图1b 所示,正常工作时,电容C起串联补偿作用;发生故障时,SCR导通,L与C发生并联谐振,限制故障电流。
其主要矛盾是需要快速触发的晶闸管使其等效阻抗迅速从低阻抗转换到高阻抗。
如图1c 所示为KingE. F. 等人提出的一种可变阻抗式限流器[20] 。
正常时,L1 与C 串联谐振,TCR 关断,线路阻抗等效为0;故障时,TCR 开通,L2 与C 并联谐振,线路阻抗很大。
可见,通过改变晶闸管的触发延迟角来调节线路等效阻抗值,可发挥故障限流作用。
然而,控制TCR 触发延迟角?与等效阻抗大小关系较复杂,不利于现场控制的实现。
华东冶金学院于1994 年提出的一种无损耗电阻器式短路电流限制器,如图1d 所示。
该拓扑由IGBT 和续流二极管组成,无损耗电阻器由电感或电容模拟而成,其特点是在流过电流时不产生功率损耗和焦耳热量,可迅速有效地限制短路电流的峰值和稳态值[21]。
混合式限流器近年来得到了充分发展[22],图1e所示为一种混合式限流器[23],采用GTO 与真空断路器联合作用来实现限流作用。
此类结构充分利用了机械开关与电力电子开关的各自优势,能够为进一步提高固态限流器容量及耐压水平提供帮助。
图1f 所示为一种新型桥式固态限流器,其由4个半控开关器件构成桥路,L1 为直流限流电感,L2 为旁路电感[24,25] ,可通过控制各晶闸管触发脉冲相位使桥路工作在不同的状态,从而达到限流目的。
其在正常运行时不产生附加压降,发生短路故障时限流阻抗自动插入,不需保护电路响应,可实现无冲击的软自动重合闸。
本设计缩短了桥路失控时间,减小了直流电感尺寸,进而减小限流器的重量、体积及成本。
图2 所示为TeymoorChanbari 等人提出的一种新型固态限流器,通过控制VT1 的关断来实现控制FCL 发生并联谐振产生限流的作用[26] 。
其结构简单,反应迅速,四分之一周期内可使得故障电流限制在43% 以下,并且采用了新型混合故障检测算法,进一步增加了SSFCL 的可靠性。
2 多功能固态限流器研究现状大电网的建设必然对电网的安全可靠性提出更高要求,故障限流器应长期处于闲置状态,但这又与限流装置的高投入产生矛盾,资金使用效率不高。
因此,扩展电力电子器件的功能,实现多种功能的固态限流器应该是一个新的发展方向[27] 。
对此,虽有部分学者进行了试探性研究,也提出了一些拓扑结构[28-33] ,然而对于多功能固态限流器概念仍未形成明确概念。
本文作者认为,MSSFCL 应该是基于传统的SSFCL 拓扑结构,通过优化及改善控制策略,在尽可能少地增加电力电子元器件数量的基础上,以实现 2 个及以上电网装置功能,进而达到提高电网正常状态时原有闲置元器件使用效率的目的。
2.1 具有串联补偿作用的SSFCL如图 3 所示为具有串联补偿作用的限流器[28,29] 。
其具体工作方式为:正常运行状态时,固态开关截止,负荷电流从电容C流过,电容C对线路起串联补偿的作用;故障时,固态开关导通,旁路电感接入,通过适当的参数配合,起到限制故障电流作用。
这种限流器除限制短路电流外,还可以提供串联补偿的作用,满足MSSFCL 的基本要求,但固态开关的动作要求保护电路有极快的响应速度,实现难度大。
2.2 具有FCL 功能的统一潮流控制器图4 所示为浙江大学创新性地提出的一种具有限流器模块的统一潮流控制器UPFC ,其由并联变压器、并联变换器、串联变换器、串联变压器和限流模块等组成[30] ,其中UPFC 模块与常规的UPFC 功能相同,限流模块为三相桥式固态限流器,此种设计主要为了保护系统在发生故障时,避免串联变换器直接承受大电流、高电压的冲击。
之后,文献[31]又对其限流器模块进行了改进,如图 5 所示,限流模块由不可控整流桥组成。
此类拓扑结构可实现电能质量调节和故障限流的双功能,但电能质量调节部分与故障限流部分相对独立,各元器件功能复用较少,主要元器件在电网正常运行时仍然处于闲置状态。
2.3 多目标短路控制SSFCL 华北电力大学提出了一种多目标短路控制限流器,如图6 所示,能够在实现有源电力滤波器和静止同步补偿器功能的基础上,当系统故障时实现限流作用,研制成功了400V/100kV・A样机。
此结构对于小容量、低压用户而言是一种不错的尝试。
然而其在系统正常运行时会影响负载侧电压的幅值和相位[32] ,此外该结构最大的难度是多目标的协调控制策略,及其保护动作与电网保护相互协调的问题。
2.4一种L 型单相SSFCL图7为一种L型SSFCL,其是由一个IGCT (VT)和4个二极管( VD1,VD2,VD3 和VD4 )组成。
ZnO 避雷器可以起到限制过电压的作用。
IGCT 开通时,所有电流流过二极管,IGCT关断时,所有电流流过电感L。
此结构一方面通过快速运行和快速自动恢复来实现限制短路电流目的;另一方面,可以起到一个很好的阻尼系统的作用,发挥电力系统静态稳定器( PowerSystem Stabilizer, PSS )和动态无功补偿的作用[33] 。
2.5 具有FCL 功能的直流固态断路器南京航空航天大学提出了一种具有限流保护功能的直流固态断路器,可为MSSFCL 研究提供新的思考方向,其拓扑结构如图8 所示。
由主开关电路单元A 和辅助开关单元 B 两部分组成。
该拓扑借鉴了谐振式换流思想,结合软开关技术,可有效避免采用价格较高的全控器件,及降低开关动作瞬间承受的电流、电压应力过大对固态断路器的限制[34]。
2.6 一种新型多功能固态限流器湖南大学近几年来对多功能固态限流器进行了深入的研究,已得到国家、省部级纵向课题和电网公司的资助,并取得了阶段性成果[35-38] 。
图9 所示为提出的一种新型多功能固态限流器,包括了三相四桥臂串联变流器、三相H 桥PWM 整流器、晶闸管控制旁路电抗支路、晶闸管控制短路支路。
PWM 整流器与三相四桥臂串联变流器共用直流侧来实现能量的双向交换。
电网正常运行时,通过串联变流器补偿电网电压的跌落、抬升、三相不平衡、谐波电压等电压质量问题;当电网发生不同类型短路故障时,系统通过控制串联变流器、晶闸管控制短路支路、晶闸管控制旁路电抗支路进行限流。
这种新型拓扑结构达到了提高供电质量、短路故障下保护电网与负载设备的作用,并在一定程度上实现与继电保护整定值相配合,提高电力系统安全稳定性的目的。