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

1、大功率整流系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于化工、冶金、軌道牽引等高耗能工業(yè)和交通領(lǐng)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(shù)，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(guān)鍵研究內(nèi)容包括：系統(tǒng)能耗模型建立、直流大電流測量、海量數(shù)據(jù)傳輸與抗干擾、多通道同步數(shù)據(jù)采集、并行與遠(yuǎn)程校準(zhǔn)、裝置研發(fā)與工程應(yīng)用。
　　結(jié)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(jì)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(jì)算模型，理

2、論和仿真結(jié)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(cè)交流電流與直流電流的對應(yīng)關(guān)系，提出了一種直流大電流間接反演與計(jì)算新方法，仿真與實(shí)際工程應(yīng)用結(jié)果表明，該方法正確；由于閥側(cè)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(jù)存儲(chǔ)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(jù)壓縮算法；同時(shí)，結(jié)合大功率整流系統(tǒng)能效監(jiān)測系統(tǒng)測量點(diǎn)多、抗干擾能力要求高、數(shù)據(jù)同步采集要求高、通信距離遠(yuǎn)

3、等問題，提出一種基于光纖以太網(wǎng)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(zhì)量分析儀的能效測試方法進(jìn)行對比，驗(yàn)證了新方法具有突出的技術(shù)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(dòng)態(tài)性能的預(yù)估方法；并提出了通過非線性自校正、自校零與自校準(zhǔn)、自補(bǔ)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(diǎn)數(shù)據(jù)同步性能問題，結(jié)合傳統(tǒng)測試方法，提出了一種基于改進(jìn)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(zhǔn)方式存在校準(zhǔn)周期長、校準(zhǔn)費(fèi)用高及無法實(shí)現(xiàn)在線校準(zhǔn)等不足，分析了能效監(jiān)測裝置中互感器、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器及同步采集的誤差與處理方法，在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于光纖以太網(wǎng)通信的新型多通道遠(yuǎn)程并行校準(zhǔn)技術(shù)，詳細(xì)分析了能效監(jiān)測裝置遠(yuǎn)程校準(zhǔn)系統(tǒng)的軟件功能及實(shí)現(xiàn)過程；并通過對能效監(jiān)測裝置的多個(gè)通道終端進(jìn)行遠(yuǎn)程并行校準(zhǔn)，驗(yàn)證了本文提出的能效

5、監(jiān)測裝置遠(yuǎn)程并行校準(zhǔn)技術(shù)及系統(tǒng)的穩(wěn)定性和優(yōu)異性能。
　　結(jié)合某新型12脈波大功率電解錳整流系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對其基于光纖以太網(wǎng)的能效分析及在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了工程設(shè)計(jì)；詳細(xì)分析了能效監(jiān)測裝置的軟硬件的實(shí)現(xiàn)過程；重點(diǎn)對采集終端、光纖以太網(wǎng)通信、上位機(jī)系統(tǒng)、通信前置機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并開發(fā)了一套大功率整流系統(tǒng)能效分析軟件平臺(tái)，可實(shí)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(jìn)一步驗(yàn)證本文提出的新算法、新技術(shù)及能效監(jiān)測系統(tǒng)方案的正

6、確性和可行性，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)；并基于該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對直流大電流間接反演算法、數(shù)據(jù)采集終端的并行采集性能、數(shù)據(jù)壓縮及遠(yuǎn)程校準(zhǔn)技術(shù)、系統(tǒng)各部件的能效在線分析與監(jiān)測等功能進(jìn)行了功能性驗(yàn)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(xiàng)目中，有效實(shí)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(yīng)用于電解錳整流系統(tǒng)，穩(wěn)定運(yùn)行近2