基于RT-LAB的定制电力技术研究

发布时间：2020-10-23 15:04

　　 定制电力是将电力电子装置用于1-35kV配电网中,向用户提供特定需求的电力。作为定制电力领域内的两大关键设备,不间断电源(Uninterruptable Power System,简称UPS)和静态切换开关(Static Transfer Switch,简称STS),在重要的会议场馆、智能楼宇、工厂、医院、金融数据中心等得到了越来越多的应用。本文对这两类设备涉及的控制技术,电压暂降检测技术,切换控制技术等逐一展开研究。针对UPS系统,选取了合适的前级整流器和后级逆变器拓扑,并对其进行了详细的建模分析。采取了合适的控制策略,设计了电感电容参数。最后通过仿真验证了系统各部分均工作良好,整个系统输出电压波形既能够满足动态性,又能满足输出谐波含量要求。UPS和STS都需要用到的电压暂降检测算法,通过延时和求导构造三相电压,求得电压实时幅值和相位跳变角。本文分析对比了不同算法的检测性能。传统的三相dq检测法只适用于三相对称短路故障的检测,存在局限性。传统的αβ检测法比传统的单相dq检测法延时30°,因此实时性不如后者。两种改进的求导法实时性好,但是考虑到电压暂降过程中伴随着谐波产生,因此求导之后有可能会有很大的电压/电流尖峰,可能对设备和电网产生影响。综上,单相dq检测法计算量小,检测时间也能满足敏感负载的要求,实用性最好。改进后的软件锁相环也能够很好的锁定电压相角,比传统的硬件锁相环更加简单高效。STS切换控制策略,主要有自然换流、流强迫换流和辅助换流三种方法。本文详细分析了强迫换流策略和辅助换流策略的换流过程。针对LC谐振辅助换流策略,提出开通反向晶闸管来进行馈能,有效地避免了电压尖峰。针对强迫换流策略因为负载功率因数等原因导致切换时间过长,通过改进切换算法,使得其能够满足8ms时间要求且无尖峰、无环流。对于主备用电源相差较大问题,通过辅助换流策略进行换流改进,使其能够避免出现过电流,并且进行了仿真验证。最后对电压暂降检测和STS切换控制进行了 DSP编程,在RT-LAB平台上进行了半实物仿真实验,实验结果表明了检测、切换算法的有效性。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM46;TM762
【部分图文】：

到ＵＰＳ输入端的电压发生暂降时，给ＳＴＳ发送切换指令，断开输入电源，投入蓄??电池组。对中间直流侧进行充电，由逆变器继续带载运行，保证机房数据异常断??电丢失。典型的ＵＰＳ结构如图１－２所示??２??

ＵＰＳ的优点是负荷不受运行状况的影响，效率达到９２％？９７％，而且具备高??效能和可靠性。缺点是容量相对较小，有很高的维护代价。一般需ＳＴＳ进行实时??电压检测和主备用电源切换。ＵＰＳ的静态切换开关结构框图如图１－３所示：??棚电源???换开吴??主电＾??——＾?旁路开关???整流器?逆变器?｜奪？?—￣负载??图１－３?ＵＰＳ的静态切换开关控制框图??Ｆｉｇ．?１－３?ＳＴＳ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＵＰＳ??主备电源设置了旁路开关，可在设备故障需要检修时断开旁路开关，直接将??主／备用电源接入设备。使用旁路功能时，设备不通电，可进行检修。维修好后再??切换为正常供电模式。??ＳＴＳ的应用不仅仅局限于ＵＰＳ，但凡是涉及到两个电源的切换的，都可以采??用ＳＴＳ。而且，随着数字控制技术的发展，使得ＳＴＳ的控制方法更加多样，ＳＴＳ??设备通用性更高，应用范围更广。??（２）相关技术发展研究现状??研宄ＵＰＳ，主要研宄输入端ＰＷＭ整流器和输出端逆变器，包括不同的电路??拓扑，系统控制技术和ＰＷＭ调制策略等方面。??１、ＰＷＭ整流器的电路拓扑主要分电流型和电压型

—Ｉ—Ｉ?组??图１－２?ＵＰＳ结构框图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＵＰＳ??ＵＰＳ通过逆变器或是旁路电源向负载供电，而逆变供电时又可接市电或是蓄??电池。ＵＰＳ的优点是负荷不受运行状况的影响，效率达到９２％？９７％，而且具备高??效能和可靠性。缺点是容量相对较小，有很高的维护代价。一般需ＳＴＳ进行实时??电压检测和主备用电源切换。ＵＰＳ的静态切换开关结构框图如图１－３所示：??棚电源???换开吴??主电＾??——＾?旁路开关???整流器?逆变器?｜奪？?—￣负载??图１－３?ＵＰＳ的静态切换开关控制框图??Ｆｉｇ．?１－３?ＳＴＳ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＵＰＳ??主备电源设置了旁路开关，可在设备故障需要检修时断开旁路开关，直接将??主／备用电源接入设备。使用旁路功能时，设备不通电，可进行检修。维修好后再??切换为正常供电模式。??ＳＴＳ的应用不仅仅局限于ＵＰＳ，但凡是涉及到两个电源的切换的，都可以采??用ＳＴＳ。而且，随着数字控制技术的发展，使得ＳＴＳ的控制方法更加多样，ＳＴＳ??设备通用性更高
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈海涛;刘正海;杨峰权;祝义华;童敏杰;周凯;林录云;;基于LC桥式换流的船用静态切换开关设计[J];科技创新导报;2015年25期

2 马振华;汪毅;汤超;;一种基于微分的改进电压跌落检测算法研究[J];宁夏电力;2015年03期

3 汪洋;徐方维;陈礼频;肖先勇;;基于改进S变换的电压暂降起止时刻检测[J];电力系统及其自动化学报;2014年07期

4 罗超;陶顺;肖湘宁;;dq变换用于电压暂降瞬时检测的合理性分析[J];电工电能新技术;2014年03期

5 王梦蔚;赵剑锋;;10kV固态开关电流过零切换策略的改进研究[J];电气应用;2013年09期

6 瞿硕;黄纯;江亚群;曾照新;;DVR电压暂降检测新方法[J];电工技术学报;2013年04期

7 刘正海;沈孟良;万振刚;杨建东;;基于DSP的静态切换开关研究与设计[J];科学技术与工程;2012年32期

8 曹立志;王小君;和敬涵;薄志谦;Tony Yip;;基于DSP的电压暂降检测方法研究[J];电力系统保护与控制;2012年13期

9 张波;颜湘武;王树岐;;基于dq变换的三相电压暂降生成方法[J];电工技术学报;2011年10期

10 刘翔;张爱玲;;一种基于TMS320F2812的软件锁相环实现方法[J];电力电子技术;2010年08期

相关博士学位论文 前1条

1 陈伟;三相电压型PWM整流器的直接功率控制技术研究与实现[D];华中科技大学;2009年

相关硕士学位论文 前5条

1 单路恒;电压暂降的仿真分析[D];郑州大学;2016年

2 周碧红;在线式电能质量检测仪的研究[D];上海交通大学;2009年

3 吴红春;基于小波及DQ算法的电压暂降检测方法研究[D];重庆大学;2008年

4 何中一;SPWM逆变器控制技术研究[D];南京航空航天大学;2005年

5 杨成林;三相逆变器DSP控制技术的研究[D];浙江大学;2004年

本文编号：2853185