关键词： 降压斩波电路   PWM波   过流保护  

摘要： 本作品采用LM5117作为主控制器产生PWM波控制CSD18532KCSMOS管形成开关电源,经过LC电路滤波、外围降压斩波电路作用以及电压反馈电路的共同作用,最后得到所需的直流稳定电压/电流。本作品具有电压调整率低、负载调整率低、输出噪声纹波电压低以及整机效率较高等优点,并具有过流保护功能。

关键词： 双向可调   广适   开关电源   同步整流  

摘要： 采用两个逆变桥,通过双向同步变压器相连接,实现电路复用,并利用触发脉冲产生电路产生的触发信号或正弦波触发电路产生的触发信号,经过切换电路的功能转换,可实现双向DC/DC功能,或实现双向正弦波逆变,能够满足多种用电条件,从而达到一机多用的目的。

关键词： 不同容量   直流开关电源   并联运行   负荷分配  

摘要： 将直流电源并联连接能够减少单个电源所承受的应力、增加可靠性、易于管理维护等。因此有多个电源单元并联组成的直流电源系统被广泛应用于在需要大电流的大功率场合中。针对多个容量不同的直流电源并联运行的电源系统,本课题基于最大均流法的思想,设计了一种用于实现负荷电流在各个电源单元之间按照容量大小分配的负荷分配电路,并在此负荷分配电路的基础上设计相应的控制方法。此外,对于并联电源系统,通常希望其易于容量拓展。因此,基于负荷分配电路和相应的控制方法,对热投切性能进行研究。分别针对柔性并列和柔性解列过程,设计两种适用性不同的实现方法:一种结合负荷分配电路只利用硬件合理操作实现,称为母线操作法;另一种是通过软件调整的方法实现,程序中成为改变基准电流信号的方法。在Matlab/Simulink仿真环境下搭建由三套电源单元并联组成的并联电源系统,对所设计负荷分配电路及相应的控制方法进行仿真验证,结果表明了所设计的负荷分配电路及控制方法,能够实现负荷电流在不同容量的电源单元之间按照容量大小合理分配。在此基础上,对所设计的的热投切方法进行仿真验证其可行性。最后,在完成理论研究和仿真验证的基础上,对所设计的电源系统进行硬件实现的设计,最终完成了一套由三个基于DSP控制的电源单元并联组成的直流电源系统的实验平台搭建。编写相应的软件程序,对所设计的负荷分配电路和控制方法、以及热投切性能进行实验验证,最终验证了所设计的理论的可行性。

关键词： 高压开关柜   直流控制电源   继电保护   改进方案  

摘要： 本文对高压开关柜直流控制电源和继电保护的改进方案进行了分析。

关键词： 高压开关柜   继电保护   改进方案  

摘要： 高压开关柜当中存在着大量的安全隐患问题,若不能够及时予以处理便会导致开关柜中的各项配件受损,并引发跳闸保护现象。因此就必须要采取继电保护方案,来实现对直流状态下的控制电源达到良好的控制效果。本文就对电源故障及电机启动故障展开了具体分析,而后进一步就提出了安装继电保护、接纳零序保护、设置出接地框架等改进方案。

关键词： 直流断路器   串联谐振   断续模式   恒流充电  

摘要： 法国格勒诺布尔强磁场实验室捐赠的爆炸式直流断路器具有开断能力强、可靠性高等优点,可作为保护开关投入电源系统使用。为了使该断路器开关能够在电源系统中正常工作,需要重新为其研制充电及控制系统。基于电容器充电电源的研究现状,本文选择了高频LC串联谐振变换器作为断路器开关中储能电容器充电电源的拓扑电路。通过对串联谐振式充电电源的工作原理进行理论分析,得出在电流断续工作模式下,充电电源工作在零电流开关状态,且在开关频率和直流母线电压保持不变时,平均充电电流保持恒定,即在开环情况下能够实现恒流充电。在根据理论推导的结论对电路参数进行设计后,通过PSIM仿真验证了结论的正确性和参数的合理性,并重点分析了开关频率与谐振频率的比值和变压器分布电容对串联谐振电路工作特性的影响。结合设计的电路参数及爆炸式直流断路器开关对充电电源的性能要求,完成了充电系统中主电路的具体设计及元器件选型,以及以MC33066高性能谐振变换控制芯片为核心的控制电路设计,实现了驱动脉冲信号的产生、电压和电流信号采集及显示、软启动、过充保护和系统的故障保护等功能。同时完成了基于S7-300PLC的控制系统设计,并对系统控制流程进行了详细的介绍。最终通过多组充电实验,对研制的样机进行了性能测试。测试结果表明充电电源样机能够满足设计要求并安全稳定运行。

关键词： 1500V直流开关柜   故障分析   断路器跳闸  

摘要： 针对西安地铁二号线运营五年多来,供电系统1500V直流开关柜常见的各类故障,进行总结和归类,并提出相关处理方法和预防措施,为后续线路直流开关柜可靠运行和故障处理提供经验。

关键词： 直流微网   柔性互联开关   能量调度   下垂控制   稳定性分析  

摘要： 微网作为一种整合分布式电源、储能系统和负荷的有效组织形式,自提出后逐渐受到国内外学者的广泛关注和研究。但以往的研究主要集中于交流微网,随着具有直流特性的分布式电源和直流负荷的增加,直流微网的研究意义日益凸显。以往对于直流微网的研究主要集中于微网内部,如直流微网内部的多源协调控制和储能优化配置等,但对于直流微网间能量调度控制策略等的研究还不是很多。本文以此为切入点,分析了利用柔性互联开关进行直流微网互联和能量调度的控制策略,重点从以下几个方面对柔性互联开关及其与直流微网构成的直流配电系统展开研究。(1)对柔性互联开关在不同工作模式下的工作原理进行了详细理论分析,采用双载波三模式调制方式来实现柔性互联开关在降压、升降压和升压三种模式之间的平滑切换。分析了柔性互联开关的单电流环和电压电流双闭环控制方式,并通过仿真和实验进行验证,证明了相关理论分析的正确性。(2)为实现柔性互联开关进行直流微网互联和能量调度的功能,设计了柔性互联开关的一次调节下垂控制策略。柔性互联开关将检测到的两端微网母线电压大小输入到控制器中,控制器根据设定好的下垂曲线计算出潮流调度的大小和方向。下垂曲线的设置与直流微网内部储能变流器的控制相协调,通过微网间的能量调度使直流微网之间相互支撑,以维持两侧微网母线电压均处于合理范围。接着介绍了柔性互联开关的并联运行控制策略,说明了柔性互联开关在并联运行上的可行性。(3)为辅助实现对两侧直流微网储能SOC(State of Charge)的优化调节,在柔性互联开关一次调节的基础上增加了二次调节功能。二次调节是指柔性互联开关的一次调节下垂控制曲线会根据两侧微网储能SOC的状态上下平移。柔性互联开关在得到两侧微网储能SOC的大小后,由控制器根据相应的公式计算出平移量,将能量从SOC高的一侧调度到低的一侧,以维持两侧微网储能SOC于合理范围内,实现对储能单元SOC的优化调节,延长其使用寿命。(4)对三种模式下的柔性互联开关进行了小信号建模,以柔性互联开关工作于Buck模式为例,推导了柔性互联开关及两侧直流微网在柔性互联开关工作于Buck模式时的数学模型,并对其在下垂控制策略下的稳定性进行了分析,说明了各控制变量的取值变化对直流微网运行稳定性的影响。(5)在以上理论分析的基础上,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,并且搭建了基于dSPACE1103的半实物仿真平台,对相关理论和控制策略的正确性进行仿真和实验验证。

关键词： 高温   平面   变压器   大功率   开关电源  

摘要： 传统开关电源的体积大,可以承受的工作环境温度低,一般最高的温度也在100℃左右,开关电源的核心器件是变压器,其在开关电源的所有器件中占主导地位,由于高频产热,更是增加了系统的不稳定性。使用直接敷铜的氧化铝陶瓷基板的高温平面变压器可以很好的解决传统开关电源变压器目前面临的技术难点。本文以开关电源为技术背景,研究应用于大功率直流开关电源的高温平面变压器的设计与实现,设计一款可以实现高温和高功率密度的平面变压器,主要从高温平面变压器的设计与实现和高温平面变压器的有限元仿真两个方面进行研究。本文完成的主要工作如下:在高温平面变压器的设计中,首先讨论了变压器的磁芯材料和磁芯结构,结合本次设计的技术指标,选择可以耐高温的磁芯材料铁镍钼磁粉芯和平面E型磁芯。根据印刷电路板式绕组的温度等级,选择可以承受高温的氧化铝陶瓷作为印刷电路板的基板,将变压器的绕组走线直接布在陶瓷基板上。接着通过分析变压器的几种等效电路模型,选择合适的等效电路模型进行变压器的设计,最后根据AP值法计算制作变压器的磁芯大小和线圈匝数等参数。根据上述对高温平面变压器的参数计算,制作符合设计规格的线圈绕组,并详细阐述所设计的高温平面变压器的整个实现过程。使用有限元仿真软件进行高温平面变压器的仿真,包括电磁仿真和温度场仿真。首先详细分析了电磁场理论和有限元原理,之后使用ANSYS Maxwell软件对平面变压器进行静磁场和瞬态场的仿真,查看得到的平面变压器的电感和损耗等参数。最后使用ANSYS Workbench对高温平面变压器进行温度场的仿真,查看高温平面变压器的温度分布情况,以确定所设计的高温平面变压器可以达到需要的温度等级。实验与仿真结果表明,本文设计的高温平面变压器具有高功率密度、温升低、漏感小等特点,符合设计要求,基本满足大功率直流开关电源的需求。

关键词： 高压直流输电   锁相环   低次谐波   开关函数   换相电压过零点   PSCAD  

摘要： 截止到2015年,我国已投运26条高压直流输电工程。在珠三角地区、华东电网已形成多馈入的交直流混合电网。直流通道输送功率占比日益提高,交直流系统之间的相互影响变得复杂,给电网的安全、稳定运行带来新的挑战。现代高压直流输电一般采用等间隔触发控制,需要锁相环提供与交流电压同步的参考相位。锁相环性能的好坏,直接影响控制系统的调节作用。同步参考坐标锁相环SRF-PLL被广泛应用于直流输电。但是当交流电压不对称、畸变时,SRF-PLL无法提供准确的同步参考相位。本文首先分析SRF-PLL的基本原理与系统故障时的相位误差,进而介绍解耦双旋转同步坐标锁相环DDSRF-PLL与级联延迟信号消除法锁相环CDSC-PLL,对它们排除基波负序电压、谐波等影响的原理进行了分析。但DDSRF-PLL与CDSC-PLL两种锁相环分别存在各自的缺陷。文中对它们无法消除低次谐波的缺点进行了分析,并在PSCAD软件中对分析结果进行了仿真验证。针对DDSRF-PLL与CDSC-PLL两种锁相环的缺点,文中分别提出了改进的措施。利用电网频率稳定的特点,引入解耦多同步旋转坐标,实现锁相环外解耦运算提取基波正序电压,形成环外解耦多同步旋转坐标锁相环DMSRF-PLL-Impr。针对级联信号延迟消除法CDSC需要0.5周期来消除+2次谐波的缺点,文中提出将级联信号消除法与双旋转坐标解耦运算相结合,来提取+1次、+2次电压,实现CDSC-PLL-Impr锁相环。在PSCAD软件中分别对改进后的锁相环进行了仿真验证。锁相环性能的提高,为今后实现高压直流输电的精确控制打下了基础。高压直流输电产生的谐波对供电质量是一种污染,对其进行控制是高压直流输电运行必须解决的问题之一。本文利用改进后的锁相环能够提供准确、稳定参考相位的优点,同时考虑阀电压过零点偏移、换相角以及有效触发角等因素,建立了换流器的开关函数模型。该模型在交流故障时无需进行修正。文中推导了准确计算阀电压过零点、换相角、有效触发角的计算式。随后在PSCAD软件中的CIGRE Benchmark模型上,将换流器直流侧谐波阻抗考虑,对提出的开关函数模型以及相关计算式进行了仿真验证。并且通过仿真,给出了模型的适用范围。最后,本文进一步利用建立的开关函数模型,分析交流侧谐波正负序分量与直流侧谐波的关系,清晰阐释了直流侧谐波的来源。当系统不对称故障确定时,在只考虑基波正负序电压的情况下,分析了三相触发角与直流侧2次谐波的数学关系。基于分析结果,提出了通过一组优化后的三相触发角来抑制直流侧2次谐波的方法,并且仿真结果验证了方法的正确性和可行性。在本文的最后,对研究进行了总结,并对锁相环、直流侧2次谐波抑制方法的研究进行了展望。