電力電子型橋式短路故障限流器的設計

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目錄
第一章 緒論 1
1.1 短路限流技術的研究意義 1
1.1.1電力系統(tǒng)的發(fā)展 1
1.1.2短路限流技術在電網(wǎng)應用中的重要性 1
1.1.3電力系統(tǒng)中的短路類型 2
1.1.4常規(guī)限制短路電流水平的措施 3
1.2 短路限流技術的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4
1.2.1電力系統(tǒng)對短路故障繼電保護的要求 4
1.2.2電力系統(tǒng)對故障限流器FCL的要求 4
1.2.3現(xiàn)有短路故障限流器的簡介 5
1.3 本課題的研究內(nèi)容 8
第二章 短路故障限流器的理論研究 10
2.1 新型固態(tài)短路故障限流器的研究分析 10
2.1.1 固態(tài)短路故障限流器的工作原理 10
2.1.2 固態(tài)短路故障限流器的設計思想 11
2.2新型固態(tài)橋式短路故障限流器的研究 12
2.2.1 基于可控硅的橋式短路故障限流器的研究 12
2.2.2 基于全控器件的半控橋式短路故障限流器的研究 13
2.2 本章小結(jié) 14
第三章 基于單自關斷開關管短路故障限流器的研究 15
3.1 基于單個自關斷器件的的半控橋式短路故障限流器研究 15
3.1.1單自關斷開關管短路故障限流器的主電路拓撲 15
3.2 參數(shù)優(yōu)化設計 19
3.2.1 基于單自關斷器件短路故障限流器的參數(shù)優(yōu)化 19
3.3 控制電路設計 26
3.3.1 信號檢測模塊 26
3.3.2信號調(diào)整模塊 27
3.3.3 脈沖發(fā)生模塊 28
3.3.4 隔離驅(qū)動模塊 29
3.3.5 控制電路運行原理 31
3.3 本章小結(jié) 32
第四章 基于單自關斷開關管橋式短路故障限流器的仿真研究 33
4.1單相短路故障限流器仿真研究 33
4.2三相不接地系統(tǒng)短路故障限流器的仿真研究 36
4.2.1 兩相短路故障 36
4.2.2 三相短路故障 39
4.3 本章小結(jié) 42
第五章 結(jié)論 43
致謝 44
參考文獻 45


摘要 隨著電力電網(wǎng)系統(tǒng)容量以及規(guī)模的不斷擴大、輸配電系統(tǒng)的短路電流不斷提高，給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行埋下重大隱患。短路故障限流器是一種高電壓、大功率的電力系統(tǒng)設備?？煽啃耘c經(jīng)濟性是故障限流器的兩個非常重要的指標。要提高可靠性和經(jīng)濟性，一方面要求合理的拓撲結(jié)構(gòu)、成熟完善的控制略；另一方面要求電路結(jié)構(gòu)與控制策略盡量的簡單，若系統(tǒng)越簡單，所使用的器件越少，可靠性就越高，成本越低，經(jīng)濟性越好。因此，優(yōu)化限流器系統(tǒng)設計，降低系統(tǒng)體積、重量和成本，是短路故障限流器研究工作的關鍵。
本文在對幾種典型的故障限流器進行介紹的基礎上，著重對電力電子型橋式短路限流器進行了深入研究，對基于半控開關和自關斷器件的故障限流器進行了分析比較，重點介紹了一種基于單個可控開關的具有可調(diào)電阻的新型橋式短路故障限流器。
詳細介紹了單相和三相不接地系統(tǒng)的主電路拓撲。該限流器通過利用自關斷器件的導通與關斷的可控性，實現(xiàn)電路中定值電阻的可調(diào)，使得直流側(cè)電感也可以參與限流，有效減小了旁路電感的體積。并以此為基礎，根據(jù)功率器件的工作特點，對限流器中功率器件的參數(shù)優(yōu)化、定值電阻的阻值選取和直流側(cè)電感、旁路電感的參數(shù)選擇進行了設計。此外，還對其控制策略進行了詳細的設計，包括所有短路模式下的短路故障的檢測方法，信號的反饋，脈沖的產(chǎn)生以及自關斷器件的驅(qū)動和與主電路的隔離。為驗證新的拓撲結(jié)構(gòu)和控制方法的有效性和可靠性，利用Mtalab仿真軟件對單相系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路和三相不接地系統(tǒng)發(fā)生兩相短路和三相短路均進行了仿真。

關鍵詞：短路，故障限流器，單自斷開關，定值電阻，可調(diào)


E- bridge power short circuit fault current limiter
Abstract With the continuous expansion of the power grid system capacity and scale, short-circuit current transmission and distribution system of continuous improvement to the safe and stable operation of the power system a major hidden peril.Short circuit fault current limiter is a high-voltage, high-power electrical system equipment, can effectively limit the short circuit current,and reliable operation of power system protection.
Based on introduction of several typical fault current limiter, focusing on the study of power electronic bridge type fault current limiter,compared the bridge type fault current limiter based on half-controlled switch with the one on the basis of self-turn-offdevice, emphasized on the research based on the self-turn-off device fault currentlimiter,put forward a novel controllable resistor type fault current limiter based on a single controlled switch.
The details of the main circuit topology of single-phase and three-phase ungrounded system is introduced.The restrictor device through the use of self- turn- off and turn-off control , to achieve adjustable resistance value in the circuit , so that the DC side current-limiting inductor can participate effectively reducing the shunt inductor volume. And on this basis , according to the working characteristics of the power devices , the parameters of the flow restrictor in power devices optimized value resistor selection and DC inductance , shunt inductor design parameter selection .In addition, its control strategy in detail design, including all short-circuit short-circuit fault detection mode , the signal feedback pulse generation and self- turn-off device drivers .In order to verify the validity and reliability of the new topologies and control methods , using Mtalab simulation software for single-phase system of single phase and three-phase short circuit occurs ungrounded three-phase short two-phase short-circuit and are simulated.

Keywords fault current limiter, short circuit, the singleself turn-off switch,the solid-resistance, controlable