电能质量发生装置系统设计与实验研究
发布时间：2022-02-08 23:32
近年来,目前国内外对电能质量问题的研究主要分三方面:一是电能质量扰动信号模型的建成;第二,健全电能质量实时监测系统;第三,电压扰动信号发生器的研究。本文针对这几个方面展开研究,本文主要工作如下:（1）围绕电能质量扰动问题的模拟及检测展开研究。针对三相电压信号中某一相单一扰动的情况,研究了瞬时对称分量法在电能质量检测分析中的应用,在PLECS中搭建仿真,构造了5种常见的电压扰动波形,对电压扰动信号进行序分量分解。针对三相信号中三相电压均存在电压扰动问题,采用了基于dq0分量法的检测与分类,根据dq0轴分量波形图将扰动进行分类。针对两种方法均存在无法辨别7种电压暂降的问题,文中后续章节采用了基于电压暂降的类型、特征电压和电压的零序分量进行分类方法,并通过相-中性点（X）电压指数和相-相（Y）电压指数进行验证。（2）围绕基于电力电子形式的电压暂降发生器展开研究。首先在PLECS仿真环境中搭建基于单相逆变器的电压暂降发生器仿真模型与三相逆变器的电压暂降发生器,探讨了7种不同的种类的电压暂降波形的质量问题,介绍了控制策略及电压扰动产生方法,分析不同的电压暂降特征量对输出的电压暂降波形的影响,分析...
【文章来源】：电子科技大学四川省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三相电压扰动信号
电子科技大学硕士学位论文68率为30kHz，即开关周期T=1/30000s。为了使电路具有较大的输出能力，设计BOOST电路工作在电感电流连续工作模式，通过计算可知所需电感L应大于50.6uH，留四倍裕量，电感L取值为200uH，电感由直径为1.5mm漆包线铜线绕制而成，所选磁环材料为铁粉芯，输出平波电容C200V，470uF。BOOST电路所用的功率器件，经过多方比较，选取电力MOSFET中的导通电阻19.7mΩ，耐压200V的MOS管IRFB4227Pbf作为BOOST电路中的功率可控开关器件。在BOOST电路中，二极管VD所起的作用是隔离。这种隔离作用是在MOS管闭合状态下，二极管的负极电压高于正极电压，形成反偏截止状态，如此电感的储能过程不会影响输出端电容供电给负载。由于MOS管开关频率较高，因此需要二极管反向恢复时间很短，并且开关损耗和正向导通损耗尽量小，所以二极管选择肖特基二极管MBR20200PT。2．辅助电源模块辅助电源模块主要是为了驱动芯片IR2110，光耦模块和放大器LM23243提供稳定的5V和15V直流电源。本文设计的辅助电源如图5-2所示，电源转换芯片采用YAW10D05-05MI模块和5个独立的HIECUBC模块将220V的电源分别转为5V和15V，为光耦模块图中用到三种电源两种地，+5_2V、+15_2V分别作为IR2110的逻辑供电电源和驱动电源，这两种电源共为模拟地；+5V是数字电源，与DSP共为数字地。图5-2辅助电源原理图3.驱动电路模块本文设计的驱动电路如图5-3所示，驱动芯片选用IR2110为了防止模拟信号
第五章硬件实验平台介绍及实验验证69与数字信号相互干扰，保证系统稳定性，本文采用光耦芯片HCPL-2631将数字地与模拟地相互隔开。PWM信号先通过Q6,Q11三极管将DSP中产生的3.3V电压抬升到5V，后经过光耦隔离，然后作为高电平输入到IR2110的HI端口，以此来驱动MOS管。图5-3驱动电路原理图图5-3为驱动电路原理图，三极管选用ss9014，该三极管具有低功耗、线性好、宽带宽等优点；光耦芯片选用HCPL-2631，HCPL-2631是高速双通道线性光耦，非常适合用于隔离高频PWM信号。IR2110能提供高端驱动和低端驱动，低端驱动由1脚和2脚组成；高端驱动由7脚和5脚组成，高端MOS源极接高压干线，为了正常开通MOS管需要栅极电压高于源极电压10~15V，此时+15V电源不足以直接驱动高端MOS管，因此需要设计其他电路来驱动高压端MOS管。本文高压悬浮驱动采用由电容C12和二极管D5构成举电路，当下管MOS2导通时电源+15V通过二极管D5向电容C12充电，电容C12被快速充电到15V，其充电路径为+15V→D5→C12→MOS2→AGND；当上管MOS1驱动信号到来时，此时6脚与7脚接通，电容C12通过6、7脚向Q3栅极放电，开通上桥臂MOS1开关管，二极管D5的作用是防止电容C12向电源倒灌电流，影响上管的开通。不难看出，自举电容C12和二极管D5的选取对高端驱动至关重要，二极管D5选择反向漏电流小的超快恢复二极管UF4007；为了在极短的时间内为MOS管提供足够的栅电荷，保证MOS管的正常开通，选用容量大的CBB电容，电容值的选择如式(4-9)所示：max22qbsCbsleakglsccfLSMinIIQQffCVVVV(5-1)4.采样电路模块a.直流电压采样
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分段改进S变换和随机森林的复合电能质量扰动识别方法[J]. 王仁明,汪宏阳,张赟宁,王凌云. 电力系统保护与控制. 2020(07)
[2]影响电压暂降问题的多源属性排序方法[J]. 沈煜,邬捷龙,王斌,王萍,吴耀文,杨帆,崔鑫. 中国测试. 2020(02)
[3]浅析如何改善农村电网电压质量[J]. 蔡晓文. 机电信息. 2020(06)
[4]电能质量综合评估研究现状及发展趋势[J]. 刘颖英,冯丹丹,林才华,张逸. 电力系统保护与控制. 2020(04)
[5]提高供电系统电压质量的措施[J]. 张宁. 计算机产品与流通. 2020(02)
[6]雷电引起电压暂降造成设备跳停防治技术及应用[J]. 江金发,袁致忠. 现代矿业. 2020(01)
[7]低压配电网电压质量问题分析与治理[J]. 李睿. 电工技术. 2020(01)
[8]电力系统电能质量分析与谐波治理[J]. 谷佳琪,李欣,李超,王黎明. 节能. 2019(12)
[9]研究低压电器检测试验室对电能质量的要求[J]. 陶新建. 建材与装饰. 2020(02)
[10]电力系统电能质量的提高方法[J]. 张力. 中国新技术新产品. 2019(24)
博士论文
[1]暂态电能质量扰动检测与识别方法的研究[D]. 王燕.西南交通大学 2018
硕士论文
[1]基于小波和神经网络的电能质量扰动分析[D]. 刘翀越.广西科技大学 2019
[2]电能质量扰动信号检测与识别方法研究[D]. 胡雷.合肥工业大学 2019
[3]基于数学形态学和深度学习的电能质量扰动信号分类识别研究[D]. 雷震.华南理工大学 2019
[4]基于数学形态学和变分模态分解的电能质量扰动检测分类与参数识别研究[D]. 谢才新.华南理工大学 2019
[5]电能质量分析与评估系统[D]. 程志.安徽大学 2019
[6]基于数学形态学的电能质量扰动检测方法研究[D]. 丁鹏.哈尔滨理工大学 2018
[7]级联多电平多功能电压扰动发生器的研究[D]. 王立祥.辽宁工程技术大学 2015
[8]电压跌落发生器的控制策略研究与实现[D]. 杜新.华北电力大学 2014
本文编号：3615958
【文章来源】：电子科技大学四川省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三相电压扰动信号
电子科技大学硕士学位论文68率为30kHz，即开关周期T=1/30000s。为了使电路具有较大的输出能力，设计BOOST电路工作在电感电流连续工作模式，通过计算可知所需电感L应大于50.6uH，留四倍裕量，电感L取值为200uH，电感由直径为1.5mm漆包线铜线绕制而成，所选磁环材料为铁粉芯，输出平波电容C200V，470uF。BOOST电路所用的功率器件，经过多方比较，选取电力MOSFET中的导通电阻19.7mΩ，耐压200V的MOS管IRFB4227Pbf作为BOOST电路中的功率可控开关器件。在BOOST电路中，二极管VD所起的作用是隔离。这种隔离作用是在MOS管闭合状态下，二极管的负极电压高于正极电压，形成反偏截止状态，如此电感的储能过程不会影响输出端电容供电给负载。由于MOS管开关频率较高，因此需要二极管反向恢复时间很短，并且开关损耗和正向导通损耗尽量小，所以二极管选择肖特基二极管MBR20200PT。2．辅助电源模块辅助电源模块主要是为了驱动芯片IR2110，光耦模块和放大器LM23243提供稳定的5V和15V直流电源。本文设计的辅助电源如图5-2所示，电源转换芯片采用YAW10D05-05MI模块和5个独立的HIECUBC模块将220V的电源分别转为5V和15V，为光耦模块图中用到三种电源两种地，+5_2V、+15_2V分别作为IR2110的逻辑供电电源和驱动电源，这两种电源共为模拟地；+5V是数字电源，与DSP共为数字地。图5-2辅助电源原理图3.驱动电路模块本文设计的驱动电路如图5-3所示，驱动芯片选用IR2110为了防止模拟信号
第五章硬件实验平台介绍及实验验证69与数字信号相互干扰，保证系统稳定性，本文采用光耦芯片HCPL-2631将数字地与模拟地相互隔开。PWM信号先通过Q6,Q11三极管将DSP中产生的3.3V电压抬升到5V，后经过光耦隔离，然后作为高电平输入到IR2110的HI端口，以此来驱动MOS管。图5-3驱动电路原理图图5-3为驱动电路原理图，三极管选用ss9014，该三极管具有低功耗、线性好、宽带宽等优点；光耦芯片选用HCPL-2631，HCPL-2631是高速双通道线性光耦，非常适合用于隔离高频PWM信号。IR2110能提供高端驱动和低端驱动，低端驱动由1脚和2脚组成；高端驱动由7脚和5脚组成，高端MOS源极接高压干线，为了正常开通MOS管需要栅极电压高于源极电压10~15V，此时+15V电源不足以直接驱动高端MOS管，因此需要设计其他电路来驱动高压端MOS管。本文高压悬浮驱动采用由电容C12和二极管D5构成举电路，当下管MOS2导通时电源+15V通过二极管D5向电容C12充电，电容C12被快速充电到15V，其充电路径为+15V→D5→C12→MOS2→AGND；当上管MOS1驱动信号到来时，此时6脚与7脚接通，电容C12通过6、7脚向Q3栅极放电，开通上桥臂MOS1开关管，二极管D5的作用是防止电容C12向电源倒灌电流，影响上管的开通。不难看出，自举电容C12和二极管D5的选取对高端驱动至关重要，二极管D5选择反向漏电流小的超快恢复二极管UF4007；为了在极短的时间内为MOS管提供足够的栅电荷，保证MOS管的正常开通，选用容量大的CBB电容，电容值的选择如式(4-9)所示：max22qbsCbsleakglsccfLSMinIIQQffCVVVV(5-1)4.采样电路模块a.直流电压采样
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分段改进S变换和随机森林的复合电能质量扰动识别方法[J]. 王仁明,汪宏阳,张赟宁,王凌云. 电力系统保护与控制. 2020(07)
[2]影响电压暂降问题的多源属性排序方法[J]. 沈煜,邬捷龙,王斌,王萍,吴耀文,杨帆,崔鑫. 中国测试. 2020(02)
[3]浅析如何改善农村电网电压质量[J]. 蔡晓文. 机电信息. 2020(06)
[4]电能质量综合评估研究现状及发展趋势[J]. 刘颖英,冯丹丹,林才华,张逸. 电力系统保护与控制. 2020(04)
[5]提高供电系统电压质量的措施[J]. 张宁. 计算机产品与流通. 2020(02)
[6]雷电引起电压暂降造成设备跳停防治技术及应用[J]. 江金发,袁致忠. 现代矿业. 2020(01)
[7]低压配电网电压质量问题分析与治理[J]. 李睿. 电工技术. 2020(01)
[8]电力系统电能质量分析与谐波治理[J]. 谷佳琪,李欣,李超,王黎明. 节能. 2019(12)
[9]研究低压电器检测试验室对电能质量的要求[J]. 陶新建. 建材与装饰. 2020(02)
[10]电力系统电能质量的提高方法[J]. 张力. 中国新技术新产品. 2019(24)
博士论文
[1]暂态电能质量扰动检测与识别方法的研究[D]. 王燕.西南交通大学 2018
硕士论文
[1]基于小波和神经网络的电能质量扰动分析[D]. 刘翀越.广西科技大学 2019
[2]电能质量扰动信号检测与识别方法研究[D]. 胡雷.合肥工业大学 2019
[3]基于数学形态学和深度学习的电能质量扰动信号分类识别研究[D]. 雷震.华南理工大学 2019
[4]基于数学形态学和变分模态分解的电能质量扰动检测分类与参数识别研究[D]. 谢才新.华南理工大学 2019
[5]电能质量分析与评估系统[D]. 程志.安徽大学 2019
[6]基于数学形态学的电能质量扰动检测方法研究[D]. 丁鹏.哈尔滨理工大学 2018
[7]级联多电平多功能电压扰动发生器的研究[D]. 王立祥.辽宁工程技术大学 2015
[8]电压跌落发生器的控制策略研究与实现[D]. 杜新.华北电力大学 2014
本文编号：3615958
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