大容量高可靠快速固态切换开关

摘要

随着市场经济的发展，越来越多的工商企业使用更为精密的设备工作，然而这些设备的自动控制对电压中断和电压暂降较为敏感。解决敏感负荷电能质量和可靠性问题最有效的方式之一就是使用大容量高可靠快速固态切换开关。
　　本文研究了SSTS的拓扑结构、工作原理以及控制策略。为保证敏感负荷的供电质量，在主电源侧发生故障时，必须确保在足够小的时间内安全可靠的切换到电能质量较好的备用电源侧，那么切换时间是考察SSTS运行效果的最重要参数之一。切换时间包括故障检测时间、切换指令传达时间以及切换动作时间。故障检测时间由网侧故障识别的方式决定，切换指令和切换动作时间主要受门极控制方式和主备用侧电源幅值和相角影响。本文研究了应用于SSTS的网侧故障识别方法，包括有效值算法、d-q变换法以及改进型d-q变换法。研究了门极控制方式和主备用侧电源幅值相角对切换的影响。并对各种幅值和相角条件以及各种故障类型下的切换时间进行了估计。分析研究了SSTS的稳态特性和暂态特性。在稳态特性的研究中，分析了负载电压时间特性和抗干扰特性，以及负载参数的影响。在暂态特性的研究中，介绍了负载变压器一次侧短路电流和浪涌电流。并研究了对SSTS危害最大的浪涌电流的抑制方法，即分析了SSTS的脉冲整流桥，研究了磁链的估计方法，从而得到了抑制浪涌电流的门极触发方式，实现抑制浪涌电流的效果。以10kV电压等级为例，在Matlab/Simulink环境下分别对论文研究的拓扑结构、控制方法进行了仿真分析和验证。搭建了单相接地短路故障的仿真模型，验证了电压暂降和控制方式的可靠性。分别对单相接地短路故障、两相短路故障和两相接地短路故障进行了仿真分析和验证，证明了SSTS的快速性和高可靠性。

目录

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 固态开关的种类及特点

1.3 快速固态切换开关的国内外研究现状和发展趋势

1.4 论文的主要工作

第二章 大容量高可靠快速固态切换开关的研究

2.1 大容量高可靠快速固态切换开关的拓扑结构

2.2 大容量高可靠快速固态切换开关的工作原理

2.3 快速固态切换开关的控制方式

2.4 本章小结

第三章 大容量高可靠快速固态切换开关的控制

3.1 网侧故障的识别

3.2 门极控制策略

3.3 主备用侧电源幅值相角对切换的影响

3.4 切换时间

3.5 本章小结

第四章 快速固态切换开关稳态与暂态特性

4.1 大容量高可靠快速固态切换开关稳态特性的研究

4.2 大容量高可靠快速固态切换开关暂态特性的研究

4.3 浪涌电流的抑制

4.4 本章小结

第五章 仿真

5.1 控制方式的仿真

5.2 单相接地短路故障

5.3 两相短路故障

5.4 两相接地短路故障

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢