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大功率混合式直流开关主电路设计

大功率混合式直流开关主电路设计

作者：卢应峣中国科学技术大学

学位级别：硕士

失超保护开关是超导托卡马克装置磁体电源系统的重要组成部分,用于在超导磁体失超时快速泄放储存在其中的巨大磁场能,对装置的安全运行具有重大意义。当前EAST极向场磁体电源系统的失超保护开关采用机械开关并联熔断器的换流方式,存在... 详细信息

失超保护开关是超导托卡马克装置磁体电源系统的重要组成部分,用于在超导磁体失超时快速泄放储存在其中的巨大磁场能,对装置的安全运行具有重大意义。当前EAST极向场磁体电源系统的失超保护开关采用机械开关并联熔断器的换流方式,存在开断后不能自动复位,维护量大的缺点,亟待升级改造。而随着电力电子器件技术的发展,混合式直流开关已成为失超保护开关的一大方向。本文的主要工作是开展EAST混合式失超保护开关的可行性分析和主电路设计。首先,本文提出了采用机械开关直接向全控型固态开关换流,并采用二极管桥式整流拓扑以实现固态开关双向通流和关断的电路拓扑设计方案,阐述了其工作原理。该拓扑能充分发挥机械开关通态损耗低,固态开关无弧快速可控关断的优点,并能最大限度地减少全控型器件的使用,控制简单,可节省成本和减小空间。其次,完成了固态开关的电气设计。建立了基于Foster热学网络的器件结温计算模型,通过仿真计算确定了各型半导体器件在开关工况下的通流能力。针对二极管因反向恢复过程而失效的隐患,开展了基本拓扑单元关断试验,确认普通整流二极管适用于开关工况,验证了拓扑设计的可行性。根据仿真计算和试验结果,得出了器件的选型结论。其后,阐述了固态开关中RC缓冲电路和避雷器等辅助电路器件的参数选取原则。随后,对固态开关的电路结构设计进行了阐述。电路结构采用堆栈式阀组设计,以兼顾器件均流、空间利用和实现难度。给出了具体的IGBT和二极管压装阀组三维结构设计和布局。最后,建立了混合式直流开关的仿真模型,对并联器件均流以及开关的换流过程进行了仿真和分析。仿真结果显示,不平衡耦合导致的并联器件不均流影响小,但器件关断不同步会造成严重的不均流现象;提出的相应保护措施能将固态开关关断时器件的过电压和电流下降率限制在安全范围。以上方法和结果可为混合式直流开关的研制工作提供重要的指导。

关键词：失超保护混合式开关固态开关拓扑均流换流

基于DSP的混合式自动转换开关设计与性能研究

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基于DSP的混合式自动转换开关设计与性能研究

作者：顾东亮东南大学

学位级别：硕士

自动转换开关是用户侧电能技术的重要组成部分,是保障用户侧电能质量的重要环节。信息社会的发展对供电质量、稳定性和可靠性方面提出了更高的要求。自动转换开关必须采用更新的技术适应这一要求。混合式技术结合了机械式开关和固态开... 详细信息

自动转换开关是用户侧电能技术的重要组成部分,是保障用户侧电能质量的重要环节。信息社会的发展对供电质量、稳定性和可靠性方面提出了更高的要求。自动转换开关必须采用更新的技术适应这一要求。混合式技术结合了机械式开关和固态开关的优势,具有优异的综合性能,将混合式技术应用到自动转换开关中,可以使自动转换开关拥有更快的转换速度,更长的使用寿命,同时,在成本和体积方面也具有优势。全文共分6章,包括:第一章,阐述本课题研究的目的和意义。阐述了用户侧电能质量和用户电力技术的概念及分类,分析了自动转换开关在用户电力技术中的地位和作用。同时介绍了混合式技术的特点与发展背景,阐明了混合式技术应用于转换开关技术中的意义。最后提出论文主要研究内容。第二章,阐述了自动转换开关的技术发展。在研究自动转换开关国家标准的基础上,对自动转换开关的分类、技术特点以及应用场合进行详细分析。重点论述了自动转换开关的切换方式,同时提出了自动转换开关可靠性概念。第三章,阐述了混合式自动转换开关测控装置的设计。该测控系统以DSP和CPLD为核心,实现对混合式转换开关的控制及数据采集分析,同时采用硬件抗干扰技术,保证装置的可靠性。第四章,阐述了混合式自动转换开关测控软件各个功能模块的设计,并论述了软件抗干扰技术。第五章,论述了混合式技术的现状和发展,详细阐述了混合式转换开关的设计原理。通过理论分析阐明新型混合式自动转换开关的动作特性,并通过试验对混合式自动转换开关的本体单元和整体装置的性能进行论证。第六章,总结了在混合式自动转换开关方面的工作成果,并对现存的问题以及进一步工作进行展望。

关键词：混合式开关自动转换开关快速动作 DSP平台绝缘栅双极晶体管(IGBT)

关于我国500千伏开关站采用混合式布置的建议

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水力发电 1985年第5期 36-38页

作者：秦森水利电力部华东勘测设计院

近20年来,国外把SF全封闭电器作为新技术、新设备应用在电站和变电所中。由于它的优点很多,因而迅速得到了广泛的应用。但它也存在一些缺点。本文针对我国500千伏开关站究竟应采用什么布置形式的问题谈点初浅看法,供有关单位参考。

关键词：敞开式开关站占地面积全封闭电器双母线长度电气设备混合式布置混合式开关

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新型混合式电容器组投切开关仿真研究

科技创新导报 2017年第20期14卷 35-35,37页

作者：凌斯秦涛涛浙江临高电气实业有限公司浙江临海317000 南京理工大学江苏南京210094

针对传统选项开关受断路器分合闸时间分散性严重及相位信息难以提取的难点,本论文设计了一种新型混合式电容器组投切开关,提出了单相电容器组投切策略,建立了单相电容器组投切模型,并进行了投切策略仿真研究,仿真结果验证了投切策略的... 详细信息

针对传统选项开关受断路器分合闸时间分散性严重及相位信息难以提取的难点,本论文设计了一种新型混合式电容器组投切开关,提出了单相电容器组投切策略,建立了单相电容器组投切模型,并进行了投切策略仿真研究,仿真结果验证了投切策略的可行性,为新型混合式电容器组投切开关工程化提供理论指导。

关键词：电容器组投切混合式开关仿真模型

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熔丝型混合式直流限流开关的分析与设计

中国舰船研究 2008年第1期3卷 77-80页

作者：丁振林海军装备部北京100841

针对直流电网短路故障时迅速产生的短路电流,提出一种零电压型混合式直流短路电网限流开关拓扑结构,以超快速电磁斥力式机械开关为通流支路,用快速限流熔断器代替固态开关支路和能量吸收支路的功能。开发出额定功率为640V/2500A的原理样... 详细信息

针对直流电网短路故障时迅速产生的短路电流,提出一种零电压型混合式直流短路电网限流开关拓扑结构,以超快速电磁斥力式机械开关为通流支路,用快速限流熔断器代替固态开关支路和能量吸收支路的功能。开发出额定功率为640V/2500A的原理样机,实验结果表明,样机将预期峰值为100kA,时间常数为4.17ms的短路电流限制在10kA以下,证明所设计限流开关工作的快速有效性。

关键词：混合式开关电磁斥力歼关快速熔断器

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直流开断方法分析比较

电工材料 2011年第4期 40-45页

作者：王容华刘云华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室湖北武汉430074

介绍了目前用于直流开断的多种方法,包括各种耗能限流法、强制过零法、混合式开关法、串并联多断口法等。着重分析比较了几种常用方法的原理,对各种方法的优缺点及适用范围进行了总结,并展望了直流开断技术的发展趋势。

关键词：直流开断方法强制过零混合式开关

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交/直流通用智能接触器的研究

电器与能效管理技术 2016年第22期 1-5,37页

作者：方朝林许志红福州大学电气工程与自动化学院福建福州350116

提出一种交/直流通用智能接触器的新型拓扑结构。分析了混合式开关技术和强迫过零技术在直流控制中的特点和缺陷,通过优化将两种技术融合在同一控制拓扑下,避免了单一控制下的缺陷,实现触头系统直流无弧动作;直流分断过程引入触头电流反... 详细信息

提出一种交/直流通用智能接触器的新型拓扑结构。分析了混合式开关技术和强迫过零技术在直流控制中的特点和缺陷,通过优化将两种技术融合在同一控制拓扑下,避免了单一控制下的缺陷,实现触头系统直流无弧动作;直流分断过程引入触头电流反馈,不受限于电磁机构动作分散性的影响。采用零电压吸合技术与零电流分断技术实现触头系统交流无弧动作。结合电磁系统的智能化控制技术,优化智能接触器的动作过程。对所提电路进行了仿真与试验分析,验证了方案的有效性。

关键词：交/直流通用智能接触器混合式开关强迫过零