大功率整流系統(tǒng)能效評估與在線監(jiān)測方法及其應用研究.pdf

1、大功率整流系統(tǒng)廣泛應用于化工、冶金、軌道牽引等高耗能工業(yè)和交通領域。新型大功率整流系統(tǒng)以節(jié)能為主要特征。為了推廣該節(jié)能技術，還必須開展大功率整流系統(tǒng)的能效分析與在線監(jiān)測研究。其關鍵研究內容包括：系統(tǒng)能耗模型建立、直流大電流測量、海量數(shù)據傳輸與抗干擾、多通道同步數(shù)據采集、并行與遠程校準、裝置研發(fā)與工程應用。
　　結合傳統(tǒng)和新型大功率整流系統(tǒng)的接線方案，分別建立了計及諧波影響條件下兩種整流系統(tǒng)中變壓器、濾波器及整流器的損耗計算模型，理

2、論和仿真結果表明：新型大功率整流系統(tǒng)具有顯著的節(jié)能效果。
　　基于閥側交流電流與直流電流的對應關系，提出了一種直流大電流間接反演與計算新方法，仿真與實際工程應用結果表明，該方法正確；由于閥側電流和電壓信號含有豐富的諧波分量，電壓及電流信號的采樣頻率高、數(shù)據存儲量巨大，針對這一問題，本文提出了一種基2FFT快速傅里葉變換算法的數(shù)據壓縮算法；同時，結合大功率整流系統(tǒng)能效監(jiān)測系統(tǒng)測量點多、抗干擾能力要求高、數(shù)據同步采集要求高、通信距離遠

3、等問題，提出一種基于光纖以太網的大功率整流系統(tǒng)能效分析與在線監(jiān)測系統(tǒng)，并通過與基于常規(guī)電能質量分析儀的能效測試方法進行對比，驗證了新方法具有突出的技術性能。
　　為了確保能效監(jiān)測裝置的測量精度，分析了能效監(jiān)測裝置的測量系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)性能的預估方法；并提出了通過非線性自校正、自校零與自校準、自補償?shù)榷喾N軟件手段來提高測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和量測精度；針對多測量點數(shù)據同步性能問題，結合傳統(tǒng)測試方法，提出了一種基于改進的正弦曲線擬合收斂算法

4、的同步性能測試方法，為能效監(jiān)測裝置的多通道同步采集性能的評估提供了有效測評方法。
　　針對傳統(tǒng)校準方式存在校準周期長、校準費用高及無法實現(xiàn)在線校準等不足，分析了能效監(jiān)測裝置中互感器、信號調理電路、A/D轉換器及同步采集的誤差與處理方法，在此基礎上，提出了一種基于光纖以太網通信的新型多通道遠程并行校準技術，詳細分析了能效監(jiān)測裝置遠程校準系統(tǒng)的軟件功能及實現(xiàn)過程；并通過對能效監(jiān)測裝置的多個通道終端進行遠程并行校準，驗證了本文提出的能效

5、監(jiān)測裝置遠程并行校準技術及系統(tǒng)的穩(wěn)定性和優(yōu)異性能。
　　結合某新型12脈波大功率電解錳整流系統(tǒng)的拓撲結構，對其基于光纖以太網的能效分析及在線監(jiān)測系統(tǒng)進行了工程設計；詳細分析了能效監(jiān)測裝置的軟硬件的實現(xiàn)過程；重點對采集終端、光纖以太網通信、上位機系統(tǒng)、通信前置機進行了設計，并開發(fā)了一套大功率整流系統(tǒng)能效分析軟件平臺，可實現(xiàn)對整流系統(tǒng)三大部件的在線能效分析與評估。
　　為了進一步驗證本文提出的新算法、新技術及能效監(jiān)測系統(tǒng)方案的正

6、確性和可行性，結合實驗室現(xiàn)有設備和條件，搭建了新型12脈波整流系統(tǒng)能效監(jiān)測系統(tǒng)的實驗平臺；并基于該實驗平臺，對直流大電流間接反演算法、數(shù)據采集終端的并行采集性能、數(shù)據壓縮及遠程校準技術、系統(tǒng)各部件的能效在線分析與監(jiān)測等功能進行了功能性驗證；最后，并將該套系統(tǒng)成功移植到新型12脈波電解錳整流系統(tǒng)工程項目中，有效實現(xiàn)了大功率整流系統(tǒng)及各部件的效率核算。
　　所研發(fā)的多套大功率整流系統(tǒng)能效監(jiān)測裝置已成功應用于電解錳整流系統(tǒng)，穩(wěn)定運行近2