10kV固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)控制的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)和科技飛速發(fā)展，越來(lái)越多對(duì)電壓敏感的負(fù)荷投入使用，如精密儀器制造工藝、計(jì)算機(jī)信息設(shè)備、連續(xù)生成過(guò)程的自動(dòng)控制設(shè)備等，這些生產(chǎn)工藝和用電設(shè)備對(duì)供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量提出了更高的要求;與此同時(shí)，電網(wǎng)中大量的沖擊性負(fù)荷以及非線性負(fù)荷投入使用，嚴(yán)重污染了供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量。因此，有效治理電能質(zhì)量問題成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
　　統(tǒng)計(jì)表明，在所有電能質(zhì)量問題中電壓跌落與電壓短時(shí)中斷占所有電能質(zhì)量問題的70～80％[1]，因此治理電壓跌落與

2、電壓短時(shí)中斷成了當(dāng)務(wù)之急。在眾多治理電壓跌落和短時(shí)中斷的方案中，固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)(SSTS)是性價(jià)比最好的一種方案[2]。固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)通過(guò)利用大功率電力電子技術(shù)和基于微處理器、數(shù)字信號(hào)處理和光纖通信技術(shù)，有效實(shí)現(xiàn)敏感負(fù)荷的不間斷供電。
　　固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)(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(dāng)于人的身體，而控制算法相當(dāng)于人的靈魂。控制算法的性能直接影響固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)的運(yùn)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(diǎn)就是控制系統(tǒng)的算法設(shè)計(jì)。
　　本文首先簡(jiǎn)單介紹了固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)(SSTS)的工作原理和主要器件的參數(shù)設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)的控制算法進(jìn)行了詳細(xì)分析研究?？刂扑惴ㄖ饕妷旱錂z測(cè)算法和雙電源切換控制算法。電壓跌落檢測(cè)算法的主要功能是快速、準(zhǔn)確地判出電網(wǎng)的工作狀態(tài)，尤其是要及時(shí)判斷電網(wǎng)是否發(fā)生電壓跌落故障。鑒于電壓跌落檢測(cè)算法應(yīng)用廣泛，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出的電壓跌落檢測(cè)算法也是多種多樣，包括常見的三相dq坐標(biāo)變

4、換檢測(cè)算法、αβ坐標(biāo)變換檢測(cè)算法、單相電壓跌落檢測(cè)算法、正負(fù)序雙旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換檢測(cè)算法。在對(duì)這些算法詳細(xì)的理論和仿真分析的基礎(chǔ)上，綜合各算法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，提出單相電壓跌落檢測(cè)算法與三相dq變換檢測(cè)算法的結(jié)合作為固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)的電壓跌落檢測(cè)算法。雙電源切換控制算法的主要功能是當(dāng)檢測(cè)到電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落情況下，安全、快速、可靠地將敏感負(fù)荷轉(zhuǎn)移到備用電源上，保證對(duì)敏感負(fù)荷的供電不受影響。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換控制算法主要有兩種，分別是自

5、然過(guò)零BBM(Break-Before-Make)切換算法和強(qiáng)迫切換MBB(Make-Before-Break)切換算法。本文詳細(xì)分析了這兩種算法，并針對(duì)這兩種算法的缺點(diǎn)提出安全區(qū)投切SSZ(Switching in Security Zone)切換算法，最后通過(guò)仿真驗(yàn)證該算法的有效性。第五章針對(duì)實(shí)現(xiàn)控制算法的載體——控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。
　　出于安全性考慮，固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)(SSTS)控制系統(tǒng)首先在380V樣機(jī)上完成電壓