变电站接地网阴极保护电源的研究与设计

发布时间：2017-10-30 02:20

  本文关键词：变电站接地网阴极保护电源的研究与设计

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【摘要】：变电站接地网是电力系统的一个重要组成部分,是保证人身安全和电力设备可靠运行的重要环节。但因其埋在土壤中,常年受到土壤的腐蚀作用而导致粗细不均或发生断裂,当电力系统发生接地短路故障时,便会对人身和电力设备造成危害。因此,变电站接地网的防腐措施是电力系统可靠运行的一个重要保障。阴极保护法是接地网防腐措施的一个基本方法,目前普遍使用的是大功率晶闸管恒电位仪作为阴极保护电源,由于其体积大,效率低,可靠性低,已不能满足目前电力系统的需求,基于现状,本文研究并设计了一套高频数控软开关阴极保护电源。本文首先描述了高频数控软开关阴极保护电源的整体框图和主电路拓扑结构,并且为了降低开关损耗加入了软开关技术,然后分析了两种软开关技术(ZVS PWM全桥变换器和ZVZCS PWM全桥变换器)的原理、可行性和优缺点,并给出了几种实现ZVZCS PWM全桥变换器的拓扑结构,最后选取了一种ZVZCS拓扑作为本课题设计的功率电路,并进行了仿真验证。其次,对所设计的阴极保护电源进行了详细的软硬件设计,包括EMI滤波器、主电路的软启动、高频变压器、吸收电路、IGBT驱动电路、控制电路和辅助电路。主控芯片采用目前较先进的数字信号处理器TMS320F28335为核心。另外还重点介绍了移相控制程序的设计和数字PID的设计,以实现数字闭环控制。最后,搭建了一套阴极保护电源实验平台,进行了相关的模拟实验,对其各个功能进行了测试,其可行性得到了验证。
【关键词】：变电站接地网 阴极保护 DC/DC全桥变换器 软开关
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46;TM63
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 课题的研究背景及意义7-8
• 1.2 变电站接地网的腐蚀问题8
• 1.3 变电站接地网的防腐措施8-10
• 1.4 阴极保护的国内外研究现状10
• 1.5 本文的主要内容和章节安排10-12
• 2 阴极保护原理12-18
• 2.1 金属腐蚀的电化学原理12-13
• 2.2 阴极保护原理13-16
• 2.2.1 阴极保护概述13-14
• 2.2.2 牺牲阳极阴极保护法14
• 2.2.3 强制电流阴极保护法14-15
• 2.2.4 阴极保护条件及参数15-16
• 2.3 阴极保护电源的发展现状16-17
• 2.4 本章小结17-18
• 3 阴极保护电源方案研究18-42
• 3.1 阴极保护电源的整体框图18
• 3.2 阴极保护电源的技术指标18-19
• 3.3 主电路方案选择19-20
• 3.4 PWM全桥变换器的软开关技术20-41
• 3.4.1 软开关技术的提出20-21
• 3.4.2 PWM全桥变换器软开关技术的理论研究21-26
• 3.4.3 ZVS PWM全桥变换器26-29
• 3.4.4 ZVZCS PWM全桥变换器29-33
• 3.4.5 软开关全桥变换器的选择33-35
• 3.4.6 ZVZCS PWM全桥变换器的开关损耗分析35-36
• 3.4.7 ZVZCS PWM全桥变换器的小信号模型36-37
• 3.4.8 ZVZCS PWM全桥变换器的仿真37-41
• 3.5 本章小结41-42
• 4 阴极保护电源的实现42-61
• 4.1 功率电路的设计42-50
• 4.1.1 EMI滤波器42-43
• 4.1.2 输入滤波电容的计算43-44
• 4.1.3 主电路的软启动44-45
• 4.1.4 ZVZCS PWM全桥变换器阻断电容的计算45
• 4.1.5 高频变压器的设计45-47
• 4.1.6 吸收电路47-48
• 4.1.7 输出滤波电感和电容的设计48-49
• 4.1.8 超前桥臂并联吸收电容的选择49-50
• 4.2 驱动电路的设计50-52
• 4.3 控制电路的设计52-53
• 4.3.1 主控芯片TMS320F28335的简介52-53
• 4.3.2 TMS320F28335的最小系统53
• 4.4 辅助电路的设计53-55
• 4.4.1 辅助电源53-54
• 4.4.2 采样调理电路54-55
• 4.5 阴极保护电源的软件设计55-60
• 4.5.1 主程序设计55-56
• 4.5.2 移相控制程序设计56-58
• 4.5.3 数字PID的设计58-60
• 4.6 本章小结60-61
• 5 实验结果与分析61-66
• 5.1 实验平台61-62
• 5.2 实验结果与波形分析62-65
• 5.3 本章小结65-66
• 6 总结与展望66-68
• 6.1 全文总结66
• 6.2 下一步的工作与展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吴丹;付磊;邱春晖;;接地网的腐蚀评价和防腐保护策略[J];科技创业月刊;2014年07期

2 杨帆;;变电站接地网腐蚀与防护研究[J];电气制造;2014年05期

3 薛致远;毕武喜;陈振华;张丰;陈洪源;;油气管道阴极保护技术现状与展望[J];油气储运;2014年09期

4 王天正;徐霞;郝晋堂;刘熙;王琪;;变电站地网腐蚀原因分析及防腐蚀措施设计[J];电气制造;2014年02期

5 吕旺燕;刘世念;苏伟;魏增福;;变电站接地网腐蚀与防护技术的研究进展[J];全面腐蚀控制;2013年12期

6 李钟慎;郭辉;张磊;李海霞;;PID控制系统抗饱和方法的对比研究[J];信息技术与信息化;2013年04期

7 张雷;;变电站接地网防蚀保护的策略[J];科技创新导报;2012年35期

8 樊华;边大勇;李月海;王钎宇;王志超;廖立斌;;阴极保护监测系统在海洋石油平台上的应用[J];中国造船;2012年S2期

9 李风雷;刘勇;刘建秋;;接地网腐蚀与防护研究进展[J];工业建筑;2012年S1期

10 朱文强;;变电站接地网腐蚀及防腐措施[J];电气技术;2011年12期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 吴建华;水下船体阴极保护与腐蚀电磁场优化控制研究[D];大连理工大学;2012年

2 兰志刚;海洋石油平台导管架阴极保护数值仿真研究[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 胡雷;埋地钢质管道防腐数字高频恒电位仪的设计与研究[D];电子科技大学;2011年

2 白旭;基于阴极保护原理的变电站接地网防腐技术及应用研究[D];华北电力大学;2011年

3 肖磊石;变电站接地网腐蚀诊断方法及其影响因素研究[D];重庆大学;2011年

4 陶小鹏;高频开关型阴极保护电源研究与设计[D];武汉理工大学;2010年

5 粟迟;电力系统接地网阴极保护系统的研究[D];华中科技大学;2007年

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本文编号：1115690