含恒流充电功能的126kV永磁真空断路器智能控制系统研究

摘要

智能电网的快速发展对断路器性能提出了更高的要求。本文对126kV永磁真空断路器智能控制技术开展研究，设计了储能电容的恒流充电电源和断路器的同步控制系统。论文工作有助于促进电力设备智能化的发展。
　　根据永磁操动机构对储能电容器的工作性能需求，进行了电容器的恒流充电电源设计，主拓扑结构采用串联谐振电路(SRC)。分析了串联谐振电路的三种工作模式，对断续模式下的稳态工作情况进行了详细的分析，得到了谐振电流、谐振电容电压、负载电容电压等变量与谐振次数的函数关系。通过对串联谐振电路进行仿真，验证了理论分析的正确性，并根据分析结果设计了充电电路的参数和硬件电路。
　　针对126kV永磁真空断路器智能化控制要求，设计了整套智能控制装置。硬件系统主要包括DSP最小系统模块、数据采样和处理模块、分合闸驱动模块、过零检测模块和通信模块，软件部分主要包括信息采集和数据处理程序、同步分合控制程序、通信程序、上位机程序等。
　　基于126kV永磁真空断路器样机，搭建了同步控制实验平台并进行了实验，实验包括:储能电容的充电控制、分合闸的线圈电流检测、上位机的通信和状态监测、同步分合闸操作等，实验结果表明该控制系统满足设计需求。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 永磁操动机构原理

1．2．1 双稳态永磁操动机构

1．2．2 单稳态永磁操动机构

1．3 同步控制技术

1．3．1 同步控制技术原理

1．3．2 延时时间计算策略

1．4 国内外研究现状

1．4．1 国外研究概况

1．4．2 国内研究概况

1．5 论文主要内容及各章节安排

第2章 储能电容充电电源设计

2．1 电容器充电技术背景

2．1．1 线性充电法

2．1．2 谐振充电法

2．1．3 高频充电法

2．2 串联谐振充电电路的理论分析

2．2．1 串联谐振电路的理论基础

2．2．2 串联谐振充电电路的工作模式概述

2．2．3 串联谐振充电电路的工作模式分析

2．3 充电电路的仿真分析与参数设计

2．3．1 仿真分析

2．3．2 谐振参数设计

2．4 SRC充电电源的设计

2．4．1 前级电路设计

2．4．2 功率开关管的选择

2．4．3 谐振腔设计

2．5 本章小结

第3章 126kV永磁真空断路器智能控制系统设计

3．1 126kV控制系统的整体设计方案

3．1．1 控制系统设计思路

3．1．2 控制系统总体框架

3．2 126kV控制系统硬件设计

3．2．1 DSP的最小系统模块

3．2．2 数据采样电路

3．2．3 分合闸驱动电路

3．2．4 过零检测电路

3．2．5 通信模块电路

3．3 126kV控制系统软件设计

3．3．1 下位机软件整体设计

3．3．2 信息采集和数据处理程序设计

3．3．3 同步分合控制程序设计

3．3．4 通信程序设计

3．3．5 上位机软件设计

3．4 本章小结

第4章 智能控制系统实验研究

4．1 硬件实验平台

4．2 电容充电实验

4．3 实验系统调试

4．4 同步分合闸实验

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢