基于ETO的固態(tài)斷路器及控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著現(xiàn)代化工業(yè)的深入發(fā)展，用戶對配電系統(tǒng)的要求不斷提高，尤其是一些新型電力敏感負(fù)荷對電能暫態(tài)質(zhì)量的可靠性、可控性提出了更高的要求。而現(xiàn)有配電網(wǎng)中大量使用的機(jī)械式斷路器因受其自身物理結(jié)構(gòu)的制約，其操動機(jī)構(gòu)動作時不僅伴隨著噪聲和弧光，而且開斷時間長，難以滿足一些電力用戶對電流開斷的速動性要求。因此，基于電力電子開關(guān)器件的固態(tài)斷路器(SSCB)因其卓越的電流關(guān)斷性能使其自問世以來便引起廣泛的關(guān)注。
　　 由于其開斷速度快，一般都在幾個

2、微秒的時間范圍之內(nèi)完成開斷。具有高速的開關(guān)特性和極為方便的控制能力，瞬時、高頻、低損耗和高安全性的特性，尤其是應(yīng)用在電力系統(tǒng)中時，能夠保證重要用戶供電電源的迅速投切、限制合閘電流等，有效解決沖擊性負(fù)荷給電力系統(tǒng)帶來的沖擊，提高了配電網(wǎng)的可靠性和安全性。而且由于不存在開關(guān)斷口，從根本上消除了由斷口電弧帶來的一系列問題，無觸點，無電弧，只要使用得當(dāng)其壽命幾乎是“無限”的。
　　 發(fā)射極關(guān)斷晶閘管(ETO)是美國喬治那技術(shù)學(xué)院電力電子

3、系統(tǒng)中心2003年研制的，是世界上容量最大的MOS控制型電力電子器件。它可看成是GTO的改良版，由GTO和MOSFET混合而成，因此既秉承了GTO的大功率特性，也改善了其開關(guān)能力和控制特性，是滿足高性能電能變換技術(shù)要求的新型大功率電力電子器件。通過特殊結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的單位增益關(guān)斷技術(shù)大大改善了ETO的關(guān)斷特性，提高了工作頻率，增大了安全工作范圍，同時使它更易于串并聯(lián)使用。在不久的將來，ETO有望取代晶閘管和GTO成為大功率電力電子應(yīng)用領(lǐng)域中的

4、主流器件。
　　 利用發(fā)射極關(guān)斷晶閘管(ETO)制作固態(tài)斷路器，可以解決別的電力電子器件做固態(tài)斷路器所帶來的技術(shù)難點，例如，均流、均壓、通態(tài)損耗，動態(tài)過載與換流等。ETO良好的性能特點能夠有效的避免或者緩解上述技術(shù)難點?；贓TO的固態(tài)斷路器其工作特性是關(guān)斷速度快，關(guān)斷大電流的能力強(qiáng)，通態(tài)損耗低，而且結(jié)構(gòu)簡單，因此，在電力系統(tǒng)中具有很廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本論文主要完成了以下幾方面的工作：
　　 1)在介紹GT

5、O和功率MOSFET開關(guān)特性的基礎(chǔ)上，分析了ETO的結(jié)構(gòu)和工作原理以及ETO的等效電路模型。得出結(jié)論：ETO集合了GTO和功率MOSFET的優(yōu)點，基于ETO的固態(tài)斷路器性能一定優(yōu)于其他的固態(tài)斷路器。
　　 2)本文根據(jù)固態(tài)斷路器的應(yīng)用分析，提出了新型固態(tài)斷路器的整體設(shè)計方案，詳細(xì)分析了主體開關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制策略，并詳細(xì)闡述了固態(tài)斷路器在電能質(zhì)量控制技術(shù)中的應(yīng)用。
　　 3)完成了智能控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計，分別對硬