随着电力电子技术的发展,高压换流设备在工业应用中日益广泛。其核心元件晶闸管(SCR)的电压与电流越来越高(已达到10KV/10KA以上),应用场合要求也越来越高。在国际上,晶闸管的光控技术发展日益成熟。根据对国内晶闸管技术发展前景和需求的展望,本文采用自供电驱动技术与光控技术相结合,研发光控自供电晶闸管驱动控制板,然后与晶闸管本体相结合即形成光控晶闸管工程化实现模型,其可作为光控晶闸管的替代技术。 在工程应用中,光控晶闸管的典型应用场合为四象限高压变频器和国家大型直流输变电系统等。随着国家节能工程的实施,高压变频器的应用范围越来越广泛,已成为工业节能中的重要环节。高压直流换流系统难度大,技术复杂,要求高,本论文研究的光控晶闸管替代技术只作为其储备技术之一。本论文以电流源型高压变频器作为该光控晶闸管替代技术的应用背景重点阐述。 电流源型高压变频器为了提高单机容量,通常是数个SCR串联使用。随着系统容量越来越大,装置对高压开关器件的要求也越来越高。如果一组串联SCR中某一个SCR该导通时没有导通,那么加在该组SCR上的电压都将加到该SCR上形成过电压,造成该器件的击穿损坏,甚至于一组串联SCR都被烧坏。为了克服上述问题,保证高压变频器中串联晶闸管能够安全可靠的工作,提高系统可靠性,有必要为晶闸管配备后备驱动系统。本文提出了给SCR驱动电路增设自供电驱动系统——SPDS (Self—Powered Drive System)的解决办法。SPDS基本功能是通过高位取能电路利用RC缓冲电路中的能量为监测电路和后备触发电路提供正常工作所需要的能量。它的优点是由于缓冲电路与晶闸管同电位,自供电驱动系统要求的电压隔离水平可以从几千伏降低到几百伏,节省了高压隔离变压器,节省了成本和体积,提高了系统可靠性。国外对相关内容已经有了深入研究,并将其应用在高压变频器产品中。在国内,目前还没有查到相关文献。本文为基于晶闸管的电流源型高压变频器设计了一种高压晶闸管自供电驱动系统,填补了国内空白,为自供电驱动系统的推广应用和其他高压开关器件自供电驱动系统的研制提供了参考。 本文详细介绍了串联高压晶闸管驱动系统的要求和RC缓冲电路的工作特 点,进而提出了SPDS的工作原理和具体实现方式,阐述了SPDS各部分组成及其功能。SPDS的核心技术是取能回路和触发方式的设计。本文在比较各种高压取能方式和触发方式优缺点的基础上,选择采用RC缓冲取能方式和光纤触发方式。 论文基于Multisim10仿真软件,结合高压晶闸管自供电驱动系统取能电路的原理,对高压晶闸管自供电驱动系统的核心部分——SPDS取能电路进行了仿真。通过搭建带SPDS取能电路的单相晶闸管仿真电路和电流源型高压变频器前侧变流电路的仿真模型,详细讨论了影响RC取能回路正常工作的各种因素。同时,通过设定仿真电路的参数,分析了其工作状况。根据得到的仿真波形图,证明了高压晶闸管自供电驱动系统可以达到有效触发晶闸管导通的设计目标,具有可行性。 为考察SPDS的实际工作性能,本文搭建了简易的SPDS低压硬件实验平台,为其高压条件下的工程化应用打好了基础。 在论文的最后,对高压晶闸管自供电驱动系统的发展方向进行了展望。 关键词:高压变频器;晶闸管驱动;自供电系统;高压换流;光控晶闸管
上传时间: 2013-05-26
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静电除尘器是环保行业的重要设备,在工业粉尘的回收处理方面有着非常重要的应用。课题的主要内容是研制用于静电除尘的高频大功率高压直流电源,满足国内市场的需要。本文从实际应用的角度出发,对该高压直流电源进行研究并给出了主要研制过程。 第一章首先介绍了静电除尘器的工作原理和除尘器的电特性,然后介绍了几种当前工业界常用的除尘电源的供电方式,并指出了静电除尘电源的发展方向是高频逆变化。在分析了高频化静电除尘电源在国内外的研究现状和发展趋势后,结合课题的要求,提出了本文需要解决的问题。 第二章首先对逆变电路的功率变换技术进行了分析。接着分析了除尘电源采用PWM硬开关方式的电路特性,并利用PSpice软件进行了仿真分析,估算出了采用这种方式开关管的损耗。然后重点分析了采用串联负载串联谐振和LCC串并联负载串联谐振这两种谐振软开关工作方式时的电路特性,推导了电路所满足的条件。在利用PSpice软件仿真分析的基础上估算出了开关管的损耗。最后通过电路损耗和可行性的比较,选择LCC串并联负载串联谐振电流断续的软开关工作方式应用于大功率高频高压电源。 第三章首先确定了三相晶闸管可控整流,电压型全桥IGBT逆变,高频变压器升压和高压硅堆全桥整流的主电路拓扑结构。然后给出了高压直流电源的整流电路、逆变电路、主功率回路以及高频升压变压器的设计过程。整流电路的设计包括晶闸管的选取以及交流电抗器和直流母线滤波电容的设计;逆变电路选用IGBT并联来实现开关管,并详细分析了IGBT驱动器的选择以及在并联形式下的应用;主功率回路的设计主要是包括迭层母线板的设计。 第四章首先简单介绍了高压直流电源在静电除尘应用中的控制策略。然后详细分析了各部分保护电路的工作原理。 第五章给出了样机的实验结果和重要波形,验证了设计的可行性。
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该文着重研究了稀土永磁(REPM)无刷直流电动机(BLDCM)的高性能控制技术.在全面分析了稀土永磁无刷直流电动机的结构特点、工作原理、运行方式以及外部特性的基础上,通过系统建模和数字仿真分析,分别针对航空低压直流(LVDC)和高压直流(HVDC)两种电动机构用永磁无刷电动机,在小范围转速连续调节下的闭环稳速控制技术进行了详细理论研究,提出了利用转子位置传感器信号间接测量电机转速进行电机转速闭环稳速控制的策略.同时就两套无刷直流电动机控制器的硬件电路和软件程序问题进行了重点工程设计,采用了高性能的AT89C2051和AT89C51单片机作为微处理器,用数字软件技术对电机进行调速和转速闭环控制,使电机在一定范围内能够进行精确调速和速度稳定控制.通过优化设计、软硬件结合,实现了控制器小型化,提高了控制器可靠性,减小了体积与重量.永磁无刷直流电动机控制器样机的测试结果表明:电机转速可在要求范围内连续调节,在几乎三倍的额定转矩范围内,电机转速在设定值下可保持高于指标精度的稳定工作,控制器之间通用性强、散热可靠.
上传时间: 2013-07-03
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一种新型的高压交流调压技术:摘要:介绍了一种新型的星点控制交流调压方案,它解决了传统的交流调压谐波大,保护较难实现等问题,已在110kV/150A高压直流电源系统中实际应用,取得了很好的控制效果
上传时间: 2013-06-01
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由于脉冲电源有断续供电的特性,在很多领域都获得了广泛的应用,其中高压脉冲电源是系统的核心组成部分。为了获取高重复频率、陡前沿高压脉冲电源,文中提出了一种基于IGBT的高压脉冲电源,系统主要由高压直流充电电源和脉冲形成电路两部分组成,由DSP作为主控制芯片,控制IGBT的触发和实现软开关技术,并用仿真软件PSIM对高压脉冲电源进行仿真分析,验证了设计思想的正确性。
上传时间: 2014-01-10
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改书为徐政老师的交直流电力系统动态行为分析电子版,如有研究高压直流输电、柔性输电的可下载。
上传时间: 2017-04-10
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轻型高压直流输电系统在解决交流系统非同步互联、向偏远地区的无源负荷供电、满足保护环境要求等方面具有很大的优势。在传统的基于两电平或三电平电压源型换流器的轻型高压直流输电系统中,换流器交流侧需要使用体积庞大和笨重的滤波装置,桥臂的高电压需要功率开关器件直接串联来实现等,增大了换流站的占地空间,降低了换流器的工作效率。 本文针对传统轻型高压直流输电系统所存在的缺点,采用一种新的模块化多电平换流器作为轻型高压直流输电系统的换流器。分析了模块化多电平换流器的工作原理,并提出将其应用于轻型高压直流输电系统的调制算法和控制策略。最后对控制系统的具体实现方案进行一定的探讨。通过仿真验证所提出的调制算法和控制策略的正确性。具体说来,全文的主要工作体现在以下几个方面: 1、详细讲述模块化多电平换流器的拓扑结构、子模块的具体实现形式及工作原理,并提出适合该换流器的调制算法。 2、详细介绍组成轻型高压直流输电系统的电压源型换流器的工作原理,分析电压源型换流器的间接电流和直接电流控制策略。 3、对基于模块化多电平换流器的轻型高压直流输电系统进行仿真,验证所提出控制策略的正确性。 4、探讨解决模块化多电平换流器子模块直流侧电容电压的均衡问题,提出一种较为简单有效的控制方法。 5、提出基于模块化多电平换流器结构的轻型高压直流输电控制系统的实现方法,并重点讲述子模块的数字逻辑电路的实现方法。
上传时间: 2013-04-24
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高压直流电源广泛应用于医用X射线机,工业静电除尘器等设备。传统的工频高压直流电源体积大、重量重、变换效率低、动态性能差,这些缺点限制了它的进一步应用。而高频高压直流电源克服了前者的缺点,已成为高压大功率电源的发展趋势。本文对应用在高输出电压大功率场合的开关电源进行研究,对主电路拓扑、控制策略、工艺结构等方面做出详细讨论,提出实现方案。 高压变压器由于匝比很大,呈现出较大的寄生参数,如漏感和分布电容,若直接应用在PWM变换器中,漏感的存在会产生较高的电压尖峰,损坏功率器件,分布电容的存在会使变换器有较大的环流,降低了变换器的效率。本文选用具有电容型滤波器的LCC谐振变换器为主电路拓扑,它可以利用高压变压器中漏感和分布电容作为谐振元件,减少了元件的数量,从而减小了变换器的体积。 LCC谐振变换器采用变频控制策略,可以工作在电感电流连续模式(CCM)和电感电流断续模式(DCM),本文对这两种工作模式进行详细讨论。针对CCM下的LCC谐振变换器,本文分析其工作原理,用基波近似法推导出变换器的稳态模型,给出一种详尽的设计方法,可以保证所有开关管在全负载范围内实现零电压开关,减小电流应力和开关频率的变化范围,并进行仿真验证。基于该变换器,研制出输出电压为41kV,功率为23kW的高频高压电源,实验结果验证了分析与设计的正确性。 针对DCM下的LCC谐振变换器,本文分析其工作原理,该变换器可以实现零电流开关,有效地减小IGBT拖尾电流造成的关断损耗。论文通过电路状态方程推导出变换器的电压传输比特性,在此基础上对主电路参数进行设计,并进行仿真验证。基于该变换器,研制出输出电压为66kV,功率为72kW的高频高压电源,实验结果表明了方案的可行性。
上传时间: 2013-04-24
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回顾一个多世纪以来电力工业和电力系统的发展,深感由于经济发展和技术进步带来的巨大变化。上世纪的80~90年代,是电力系统的初创时期。据记载,1882年在美国纽约建成了世界第一个完整的电力系统。这是一个由发电机、电缆和负载组成的直流电力系统。然而由于直流输电系统的局限性,人们转而研究交流输电技术,并在上一个世纪之交,确立了交流输电系统进一步发展和应用的基本取向,从而带来了本世纪交流高电压输电和电力系统的大发展。从本世纪初到60年代末,最高交流输电电压从12.44千伏和60千伏提高到735千伏和765千伏。在此期间,电力系统规模也迅速扩大,电网互联程度不断加强。在交流输电和电力系统大发展的同时,从50年代开始,又发展了高压直流输电技术,奠定了当今高压交/直流电力系统的基础。      今天,又是一个世纪之交。面对经济全球化趋势和科技迅猛发展的形势,有100多年历史的“古老”电力系统,在其发展的进程中,又将面临一系列新的挑战。
上传时间: 2013-12-29
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PSCAD/EMTDC是加拿大马尼托巴高压直流研究中心出品的一款电力系统电磁暂态仿真软件,PSCAD(Power Systems Computer Aided Design)是用户界面,EMTDC(Electromagnetic Transients including DC)是内部程序。 EMTDC最初代表直流暂态,是一套基于软件的电磁暂态模拟程序。Dennis Woodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成了EMTDC的初版,编写这个程序的原因是因为当时现存的研究工具不能够满足曼尼托巴电力局对尼尔逊河高压直流工程进行强有力和灵活的研究的要求。自此之后程序被不断开发,至今已被广泛地应用在电力系统许多类型的模拟研究,其中包括交流研究,雷电过电压和电力电子学研究。EMTDC开始时在大型计算机上使用。然后在1986年被移植到Unix系统和以后的PC机上。 PSCAD代表电力系统计算机辅助设计,PSCAD的开发成功,使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析,使电力系统复杂部分可视化成为可能,而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端。可模拟任意大小的交直流系统。PSCAD V1 1988年首先在阿波罗工作站上使用,然后大约在1995年PSCAD V2开始应用。PSCAD V3以PC Windows作为平台,在1999年面世。目前最新版本的是PSCAD V4.2.1。 用户可以通过调用随EMTDC 主程序一起提供的库程序模块或利用用户自己开发的元部件模型有效地组装任何可以想象出的电力系统模型和结构。EMTDC 的威力之一是可以较为简单地模拟复杂电力系统, 包括直流输电系统和其相关的控制系统。 采用 PSCAD/EMTDC 进行的典型模拟研究包括: 一般的交流电力系统电磁暂态研究 直流输电结构和控制 FACTS(灵活交流输电系统)元部件模型 由于故障、断路器操作或雷电冲击引起的电力系统的过电压研究 绝缘配合研究 谐波相互影响研究 静止补偿器研究 非线性控制系统研究 变压器饱和研究, 如铁磁振荡和铁芯饱和不稳定性研究 同步发电机和感应电动机的扭矩效应和自励磁研究 陡前波分析 研究当一台多轴系发电机与串补线路或电力电子设备相互作用时的次同步谐振现象 向孤立负荷送电 电力系统数字仿真实验室使用PSCAD/EMTDC主要进行一般的交流电力系统电磁暂态研究,进行简单和复杂电力系统的故障建模及故障仿真,分析电力系统故障电磁暂态过程。
标签: PSCAD实验指导教程
上传时间: 2016-02-16
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