城市轨道交通混合式直流断路器高速分断关键技术研究
发布时间：2020-12-27 17:02
直流牵引供电系统负责为电力机车和其他设备提供电力,是城市轨道交通的核心系统之一。直流开关设备属于直流牵引供电系统重要组成部件,为直流牵引供电系统的安全稳定运行提供保障。当前我国城市轨道交通直流断路器多为国外公司空气式断路器产品,其开断速度较慢,且灭弧栅片存在烧蚀严重的问题,无法满足快速、稳定切除短路故障的需要。近年来,随着半导体技术的发展,出现了采用快速机械开关与电力电子元件并联的混合式直流断路器,具有通流能力强,无燃弧损耗的特点,但影响其开断速度和稳定性的高速分断技术仍有待突破,需进行深入研究。本文对混合式直流断路器的结构与工作原理进行了理论分析,得出影响混合式直流断路器高速开断性能的主要基础特性包括:真空电弧电流转移特性、真空短间隙介质恢复特性及IGBTs短脉冲开断裕量特性。搭建低压直流回路研究了不同电流参数、回路参数对真空电弧电流转移特性的影响,结合理论分析得到了真空电弧电流转移是否成功的判据,验证了电流转移速率的理论公式;测试不同电流幅值、电流下降率和真空开关开距对真空短间隙介质恢复的影响,得到了真空短间隙介质恢复速率的数学描述;提取IGBT仿真参数,建立IGBT的电热联合仿真...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国内外中低压全
5 IGBT 的短脉冲开断裕量AD 需要使用内部语言在 DeckBuild 中输入软件列仿真。SilvacoTCAD 的仿真流程可分为四个格构建、区域划分、标注电极);（2）材料定义(材面);（3）定义计算方法（牛顿迭代、高斯迭代）用 ATLAS 对 IGBT 元胞进行描述并仿真，模型及相关经验公式[65-67]。半个元胞进行对称绘制，并将多个元胞并联，以所构建的 1200V 电压等级的场终止沟槽栅 IGB。表 5.3 中为所搭建的 1200V 场终止沟槽栅型 I
5 IGBT 的短脉冲开断裕量短脉冲开断过程中，其元胞之间的电势和电场在发射区和 N 基区，电场强度集中于栅极氧化密度分布出现了不对称情况，空穴电流密度向用完全对称结构和零瑕疵掺杂浓度的仿真结，但现实工艺和技术尚不能达到如此高的工艺区，低电流增益或者高饱和电流也会促进 IG，引发局部功耗剧增，进而导致 IGBT 元胞内控制则会导致 IGBT 快速烧毁。结果中 IGBT 内部温度的提取，可知 IGBT 的热材料的耐热要求相对较高，如图 5.14 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]双臂架构的混合型直流断路器拓扑结构研究[J]. 单任仲,王世友,刘闯,蔡国伟,姜朋. 电网技术. 2019(06)
[2]金属氧化物避雷器仿真模型适用性研究[J]. 姚亚鹏,邬雄,熊易,黄佳瑞,王陆璐,雷晓燕,刘崇新,倪骏康. 电瓷避雷器. 2018(04)
[3]阻容式直流断路器及其在柔直系统中的应用[J]. 王渝红,王媛,曾琦,刘程卓. 高电压技术. 2019(01)
[4]400 V/450 A混合式限流断路器阶段分析及参数设计[J]. 施源. 电器与能效管理技术. 2018(07)
[5]一种适用于混合式高压直流断路器负载换流开关的新型缓冲电路[J]. 刘程卓,王渝红,龚鸿,王媛. 电力自动化设备. 2018(03)
[6]城市轨道交通大容量直流快速断路器的研发[J]. 朱志豪,赵芳帅,袁端磊,王海燕,费翔. 高电压技术. 2018(02)
[7]电磁斥力机构研究综述[J]. 何俊佳,袁召,经鑫,陈立学,潘垣. 高电压技术. 2017(12)
[8]3300 V FS型IGBT器件研制[J]. 朱涛,刘江,高明超,冷国庆,赵哿,王耀华,金锐,温家良,潘艳. 固体电子学研究与进展. 2017(04)
[9]沟槽栅场终止型IGBT瞬态数学模型[J]. 汪波,罗毅飞,刘宾礼,普靖. 电工技术学报. 2017(12)
[10]新型直流固态限流断路器设计与分析[J]. 彭振东,任志刚,姜楠,杨晨光. 中国电机工程学报. 2017(04)
博士论文
[1]城市轨道交通直流牵引系统故障分析及若干问题的研究[D]. 孔玮.华北电力大学（北京） 2005
硕士论文
[1]基于SiC MOSFET的固态直流断路器的设计与实现[D]. 肖洪伟.重庆大学 2017
[2]FS结构的3300V IGBT终端设计[D]. 张玉蒙.电子科技大学 2017
[3]城市轨道交通DC1500V牵引供电系统短路故障分析[D]. 黄维军.西南交通大学 2010
[4]IGBT模型仿真研究[D]. 赵芬.合肥工业大学 2010
本文编号：2942131
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国内外中低压全
5 IGBT 的短脉冲开断裕量AD 需要使用内部语言在 DeckBuild 中输入软件列仿真。SilvacoTCAD 的仿真流程可分为四个格构建、区域划分、标注电极);（2）材料定义(材面);（3）定义计算方法（牛顿迭代、高斯迭代）用 ATLAS 对 IGBT 元胞进行描述并仿真，模型及相关经验公式[65-67]。半个元胞进行对称绘制，并将多个元胞并联，以所构建的 1200V 电压等级的场终止沟槽栅 IGB。表 5.3 中为所搭建的 1200V 场终止沟槽栅型 I
5 IGBT 的短脉冲开断裕量短脉冲开断过程中，其元胞之间的电势和电场在发射区和 N 基区，电场强度集中于栅极氧化密度分布出现了不对称情况，空穴电流密度向用完全对称结构和零瑕疵掺杂浓度的仿真结，但现实工艺和技术尚不能达到如此高的工艺区，低电流增益或者高饱和电流也会促进 IG，引发局部功耗剧增，进而导致 IGBT 元胞内控制则会导致 IGBT 快速烧毁。结果中 IGBT 内部温度的提取，可知 IGBT 的热材料的耐热要求相对较高，如图 5.14 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]双臂架构的混合型直流断路器拓扑结构研究[J]. 单任仲,王世友,刘闯,蔡国伟,姜朋. 电网技术. 2019(06)
[2]金属氧化物避雷器仿真模型适用性研究[J]. 姚亚鹏,邬雄,熊易,黄佳瑞,王陆璐,雷晓燕,刘崇新,倪骏康. 电瓷避雷器. 2018(04)
[3]阻容式直流断路器及其在柔直系统中的应用[J]. 王渝红,王媛,曾琦,刘程卓. 高电压技术. 2019(01)
[4]400 V/450 A混合式限流断路器阶段分析及参数设计[J]. 施源. 电器与能效管理技术. 2018(07)
[5]一种适用于混合式高压直流断路器负载换流开关的新型缓冲电路[J]. 刘程卓,王渝红,龚鸿,王媛. 电力自动化设备. 2018(03)
[6]城市轨道交通大容量直流快速断路器的研发[J]. 朱志豪,赵芳帅,袁端磊,王海燕,费翔. 高电压技术. 2018(02)
[7]电磁斥力机构研究综述[J]. 何俊佳,袁召,经鑫,陈立学,潘垣. 高电压技术. 2017(12)
[8]3300 V FS型IGBT器件研制[J]. 朱涛,刘江,高明超,冷国庆,赵哿,王耀华,金锐,温家良,潘艳. 固体电子学研究与进展. 2017(04)
[9]沟槽栅场终止型IGBT瞬态数学模型[J]. 汪波,罗毅飞,刘宾礼,普靖. 电工技术学报. 2017(12)
[10]新型直流固态限流断路器设计与分析[J]. 彭振东,任志刚,姜楠,杨晨光. 中国电机工程学报. 2017(04)
博士论文
[1]城市轨道交通直流牵引系统故障分析及若干问题的研究[D]. 孔玮.华北电力大学（北京） 2005
硕士论文
[1]基于SiC MOSFET的固态直流断路器的设计与实现[D]. 肖洪伟.重庆大学 2017
[2]FS结构的3300V IGBT终端设计[D]. 张玉蒙.电子科技大学 2017
[3]城市轨道交通DC1500V牵引供电系统短路故障分析[D]. 黄维军.西南交通大学 2010
[4]IGBT模型仿真研究[D]. 赵芬.合肥工业大学 2010
本文编号：2942131
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/2942131.html
