10kV固態(tài)轉(zhuǎn)換開關控制的關鍵技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)和科技飛速發(fā)展，越來越多對電壓敏感的負荷投入使用，如精密儀器制造工藝、計算機信息設備、連續(xù)生成過程的自動控制設備等，這些生產(chǎn)工藝和用電設備對供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量提出了更高的要求;與此同時，電網(wǎng)中大量的沖擊性負荷以及非線性負荷投入使用，嚴重污染了供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量。因此，有效治理電能質(zhì)量問題成為國內(nèi)外研究的熱點。
　　統(tǒng)計表明，在所有電能質(zhì)量問題中電壓跌落與電壓短時中斷占所有電能質(zhì)量問題的70～80％[1]，因此治理電壓跌落與

2、電壓短時中斷成了當務之急。在眾多治理電壓跌落和短時中斷的方案中，固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(SSTS)是性價比最好的一種方案[2]。固態(tài)轉(zhuǎn)換開關通過利用大功率電力電子技術(shù)和基于微處理器、數(shù)字信號處理和光纖通信技術(shù)，有效實現(xiàn)敏感負荷的不間斷供電。
　　固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(SSTS)系統(tǒng)由主電路和控制系統(tǒng)組成。主電路和控制系統(tǒng)的硬件相當于人的身體，而控制算法相當于人的靈魂?？刂扑惴ǖ男阅苤苯佑绊懝虘B(tài)轉(zhuǎn)換開關的運行特性，因此研究出一套好的控制算法有著極其重

3、要的意義。文章的研究重點就是控制系統(tǒng)的算法設計。
　　本文首先簡單介紹了固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(SSTS)的工作原理和主要器件的參數(shù)設計，在此基礎上對系統(tǒng)的控制算法進行了詳細分析研究。控制算法主要包括電壓跌落檢測算法和雙電源切換控制算法。電壓跌落檢測算法的主要功能是快速、準確地判出電網(wǎng)的工作狀態(tài)，尤其是要及時判斷電網(wǎng)是否發(fā)生電壓跌落故障。鑒于電壓跌落檢測算法應用廣泛，目前國內(nèi)外學者提出的電壓跌落檢測算法也是多種多樣，包括常見的三相dq坐標變

4、換檢測算法、αβ坐標變換檢測算法、單相電壓跌落檢測算法、正負序雙旋轉(zhuǎn)坐標變換檢測算法。在對這些算法詳細的理論和仿真分析的基礎上，綜合各算法的優(yōu)點和缺點，提出單相電壓跌落檢測算法與三相dq變換檢測算法的結(jié)合作為固態(tài)轉(zhuǎn)換開關的電壓跌落檢測算法。雙電源切換控制算法的主要功能是當檢測到電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落情況下，安全、快速、可靠地將敏感負荷轉(zhuǎn)移到備用電源上，保證對敏感負荷的供電不受影響。目前，國內(nèi)外對于固態(tài)轉(zhuǎn)換開關的切換控制算法主要有兩種，分別是自

5、然過零BBM(Break-Before-Make)切換算法和強迫切換MBB(Make-Before-Break)切換算法。本文詳細分析了這兩種算法，并針對這兩種算法的缺點提出安全區(qū)投切SSZ(Switching in Security Zone)切換算法，最后通過仿真驗證該算法的有效性。第五章針對實現(xiàn)控制算法的載體——控制系統(tǒng)的硬件設計進行簡單介紹。
　　出于安全性考慮，固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(SSTS)控制系統(tǒng)首先在380V樣機上完成電壓