摘要：真空灭弧室触头的结构参数对其燃弧过程电弧特性具有重要的影响。通过设计两种实验平台进行实验研究,得到了触头开槽数、开距和铁磁结构对电弧特性的影响。实验结果表明:触头开槽对加快电弧扩散、改善开断能力具有重要影响:开槽数的增加会使得电弧形态更加稳定,但同时过多的开槽数会使得纵向磁场强度幅值过大,不利于电弧快速扩散;开距对阴极斑点的运动有两种相反的影响,适当的开距可以改善电弧形态;添加铁磁材料可以使触头阴极斑点分布更加均匀,且能使触头边缘更稳定地燃烧,提高触头表面利用率。

摘要：混合型模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）桥臂中含有半桥子模块和全桥子模块。利用全桥子模块的负电平输出能力,混合型MMC可具备直流故障处理能力,在稳态下也可实现电压调制比大于1的工况,进而可实现直流降压运行或交流提压运行。该文针对稳态下利用全桥子模块输出负电平的工况提出一种混合型MMC的设计方法。根据电压调制比大于1的需求和直流故障穿越能力的需求,明确混合型MMC桥臂中全桥子模块占比的设计原则。同时,对半桥子模块和全桥子模块电容电压的波动情况进行详细的分析,描述子模块电容电压波动情况,并总结出子模块电容参数的设计方法。最后,通过仿真对所述设计方法的可行性和正确性进行验证。

摘要：LLC谐振变换器一般采用脉冲频率调节(PFM)方式控制输出电压,因此在最大开关频率受限的情况下输出电压范围同样会受到限制。该文提出一种基于突发控制-变占空比控制(Burst-PWM)的混合控制模式以实现LLC变换器的宽电压范围输出。首先分析Burst控制与PWM控制应用在LLC变换器中的特性及其不足之处。采用Burst-PWM混合控制时,PWM控制能够减小Burst开通(Burst-on)时段内谐振腔电流峰值,而Burst控制能够在Burst-on时段内为PWM控制下的开关管提供足够的零电压开通(ZVS)电流。这种方式能够保证变换器在宽电压范围内的特性和稳定性。然后采用状态空间轨迹法给出了谐振腔参数优化设计方法以及确定PWM控制下的最小占空比。最终实验证明了分析的正确性以及所述方法的有效性。

摘要：直流电网在高压柔性输电、新能源接入、轨道牵引以及未来城市配网方面有着广泛的应用前景。直流断路器作为重要的控制和保护设备,是直流电网可靠、安全供电的重要保证。与交流开断相比,直流开断的要求更高,直流断路器技术尚不成熟。尽管近年来国内外研究人员围绕高压直流断路器做了大量的研究,仍有部分关键技术有待攻克。该文分析了直流电网对高压直流断路器的技术要求,分别从拓扑方案优化、高比能ZnO、隔离供能、快速机械开关、电磁兼容设计、等效试验、快速故障检测、配置方案等方面对高压直流断路器相关关键技术的主要进展进行了梳理,并对尚待攻克的关键技术进行归纳。从满足工程应用的角度看,进一步优化拓扑结构、解决隔离变压器的绝缘和效率之间的矛盾、提高快速机械开关操作寿命、建立直流断路器试验标准等将是研究的重点。

摘要：无刷双馈发电机由于取消了电刷和滑环,可靠性更高,在变速恒频发电领域具有广泛的应用前景。但无刷双馈发电机内部结构复杂,给共模回路分析和共模电流抑制带来了困难。该文依据无刷双馈发电系统结构,分析共模电压传输回路,提出共模等效电路模型和等效共模阻抗参数的提取方法。分析各个共模电压传输回路的特性,指出共模回路3（网侧变换器—电机功率绕组—电机控制绕组—机侧变换器—网侧变换器）是影响无刷双馈发电系统共模电流特性的重要原因。重点分析该回路两个脉宽调制变换器的载波差异与共模电流特性的关系。为减小该回路的共模电压,必须保证两者的载波同步,并给出载波同步的控制方法。基于无刷双馈发电系统实验平台设计实验。实验结果验证了所提模型和理论分析的正确性及共模电流抑制方法的有效性。

摘要：针对直流配网中用于实现电气隔离以及能量双向传输的双向DC-DC变换器,提出了一种基于同步PWM控制的双向CLLLC谐振型变换器。该变换器结构简单,控制易实现,具有良好的软开关能力,较普通变频控制的双向谐振型变换器又具有正反向工作特性一致、能量传输方向自然、平滑切换等特点。该文介绍变换器基本工作原理,并基于等效电路模型对该变换器平滑切换的功率传输特性以及软开关特性展开了详细分析,为变换器中谐振槽的参数设计和优化提供了有效指导。最后研制了一台1.65kW基于GaN HEMT的实验样机,峰值效率达到98.4%,实验验证本文所提变换器的可行性和理论分析的有效性。

摘要：轮毂电机结构简单、控制灵活,是电动汽车的优选驱动方式。为减少电机和轮毂刚性连接引起的电磁冲击和机械冲击,提出一种可柔性连接电机和轮毂的永磁双稳态电磁离合器,其结构高度紧凑,外形小巧,可以匹配轮毂内狭小的可用空间。分别利用有限元法和磁路解析法对该离合器进行磁场分析,并以漏磁系数为目标函数确定离合器的最佳结构尺寸。在此基础上,制作单元样机并开展相关实验,实验结果证明了仿真分析和优化设计的合理性。

摘要：基于IGCT串联中性点钳位三电平高压变频器过电压保护进行研究,首次提出了利用氧化锌(ZnO)压敏电阻对高压变频器进行过电压保护的方法。通过分析ZnO压敏电阻的各种放置位置和接线形式,得出了合理的设计方案。以逆变系统整体作为变频器过电压保护的对象,解决了单个电力电子开关器件过电压保护困难的问题。结合实际的变频器参数,详细分析逆变系统工作状态的耐压情况,设计了ZnO压敏电阻。通过Matlab/Simulink对过电压情况的仿真,验证了所设计的ZnO压敏电阻对中性点钳位三电平高压变频器过电压保护的有效性。本文所设计的ZnO压敏电阻已得到实际应用。

摘要：磁场测量技术是粒子加速器的核心技术之一,准确可靠的磁场测量数据可为磁铁准直安装、调试运行提供重要依据,确保束流品质。多极磁铁磁场谐波品质是影响束流输运的关键技术指标。针对传统绕制线圈几何尺寸及定位精度不高、测量重复性和稳定性难以控制等问题,该文提出一种基于印制电路板(PCB)技术制作一致性较高的谐波线圈方案,分别从谐波线圈测磁理论、PCB设计、机械结构设计等角度开展设计优化与系统实现,并搭建多极磁铁谐波磁场测量系统,进行绕制线圈与PCB线圈的实验测量比对。结果表明:与绕制谐波线圈相比,基于PCB方案的谐波线圈可实现更高的反抵率以及更为稳定、精确的磁场测量结果,验证了PCB谐波线圈在多极磁铁谐波磁场测量中的显著优势,可为国内PCB谐波线圈发展与工程应用提供参考。

摘要：针对高压SiC模块的封装关键问题(即绝缘性能、寄生参数、热管理),该文提出多目标加权优化方法,实现6.5kV SiC MOSFET模块多个性能指标的折中和优化。首先,通过建立电、热、力多物理场有限元模型分别对量化指标寄生电容、焊料层热应力以及电场强度进行建模,并对三者进行加权优化,得到最优尺寸参数以保证6.5kV SiC MOSFET模块的整体性能;然后,通过对外壳和端子的设计,保证模块外部绝缘可靠的同时尽可能降低寄生电感,实现模块寄生电感和外部绝缘性能的折中;最后,通过双脉冲实验、耐压测试等验证所研制模块的性能优势及多目标加权优化方法的有效性。结果表明,所提研制模块能够在4 500V/14A的条件下可靠工作;在寄生参数、绝缘性能得到优化的同时,保证了模块整体性能的优越性。