10kV固態(tài)轉換開關控制的關鍵技術研究.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)和科技飛速發(fā)展，越來越多對電壓敏感的負荷投入使用，如精密儀器制造工藝、計算機信息設備、連續(xù)生成過程的自動控制設備等，這些生產工藝和用電設備對供電系統(tǒng)的電能質量提出了更高的要求;與此同時，電網中大量的沖擊性負荷以及非線性負荷投入使用，嚴重污染了供電系統(tǒng)的電能質量。因此，有效治理電能質量問題成為國內外研究的熱點。
　　統(tǒng)計表明，在所有電能質量問題中電壓跌落與電壓短時中斷占所有電能質量問題的70～80％[1]，因此治理電壓跌落與

2、電壓短時中斷成了當務之急。在眾多治理電壓跌落和短時中斷的方案中，固態(tài)轉換開關(SSTS)是性價比最好的一種方案[2]。固態(tài)轉換開關通過利用大功率電力電子技術和基于微處理器、數(shù)字信號處理和光纖通信技術，有效實現(xiàn)敏感負荷的不間斷供電。
　　固態(tài)轉換開關(SSTS)系統(tǒng)由主電路和控制系統(tǒng)組成。主電路和控制系統(tǒng)的硬件相當于人的身體，而控制算法相當于人的靈魂?？刂扑惴ǖ男阅苤苯佑绊懝虘B(tài)轉換開關的運行特性，因此研究出一套好的控制算法有著極其重

3、要的意義。文章的研究重點就是控制系統(tǒng)的算法設計。
　　本文首先簡單介紹了固態(tài)轉換開關(SSTS)的工作原理和主要器件的參數(shù)設計，在此基礎上對系統(tǒng)的控制算法進行了詳細分析研究?？刂扑惴ㄖ饕妷旱錂z測算法和雙電源切換控制算法。電壓跌落檢測算法的主要功能是快速、準確地判出電網的工作狀態(tài)，尤其是要及時判斷電網是否發(fā)生電壓跌落故障。鑒于電壓跌落檢測算法應用廣泛，目前國內外學者提出的電壓跌落檢測算法也是多種多樣，包括常見的三相dq坐標變

4、換檢測算法、αβ坐標變換檢測算法、單相電壓跌落檢測算法、正負序雙旋轉坐標變換檢測算法。在對這些算法詳細的理論和仿真分析的基礎上，綜合各算法的優(yōu)點和缺點，提出單相電壓跌落檢測算法與三相dq變換檢測算法的結合作為固態(tài)轉換開關的電壓跌落檢測算法。雙電源切換控制算法的主要功能是當檢測到電網發(fā)生電壓跌落情況下，安全、快速、可靠地將敏感負荷轉移到備用電源上，保證對敏感負荷的供電不受影響。目前，國內外對于固態(tài)轉換開關的切換控制算法主要有兩種，分別是自

5、然過零BBM(Break-Before-Make)切換算法和強迫切換MBB(Make-Before-Break)切換算法。本文詳細分析了這兩種算法，并針對這兩種算法的缺點提出安全區(qū)投切SSZ(Switching in Security Zone)切換算法，最后通過仿真驗證該算法的有效性。第五章針對實現(xiàn)控制算法的載體——控制系統(tǒng)的硬件設計進行簡單介紹。
　　出于安全性考慮，固態(tài)轉換開關(SSTS)控制系統(tǒng)首先在380V樣機上完成電壓