单自关断开关桥式短路故障限流器拓扑与控制策略

摘要

随着电网容量的不断扩大，电力系统的短路容量日益增加，给系统的安全、稳定和可靠运行埋下了严重隐患。传统的限流技术已逐渐显现出局限性，因此，新的限流方案或限流技术的研究已迫在眉睫。
　　 本文在对几种典型的故障限流器进行简单介绍的基础上，着重对电力电子型桥式短路限流器进行了深入的研究，对基于半控开关和自关断器件的故障限流器进行了分析比较，提出了一种基于单个可控开关的具有可调电阻的新型桥式短路故障限流器。
　　 设计了单相和三相不接地系统的主电路拓扑，利用自关断器件的导通与关断的可控性，针对正常与短路的不同状态，实现电路中定值电阻的可调，使得直流侧电感也可以参与限流，有效减小了旁路电感的体积。并以此为基础，根据功率器件的工作特点，对限流器中功率器件的参数优化、定值电阻的阻值选取和直流电感、旁路电感的参数选择进行了设计。此外，还对其控制策略进行了详细的设计，包括所有短路模式下的短路故障的检测方法，信号的反馈，脉冲的产生以及自关断器件的驱动和与主电路的隔离。为验证新的拓扑结构和控制方法的有效性和可靠性，利用Psim仿真软件对单相系统发生单相接地短路和三相不接地系统发生两相短路和三相短路均进行了仿真。在此基础上，搭建了一个单相系统的短路故障限流器实验平台，进一步验证了该种拓扑结构的可行性与实用性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 短路限流技术的背景

1．2 本课题的国内外研究现状

1．3 本课题的研究意义

1．4 本课题的研究内容

第2章 短路故障限流器的理论研究

2．1 固态短路故障限流器的分析与设计

2．1．1 固态短路故障限流器的工作原理

2．1．2 固态短路故障限流器的设计思想

2．2 新型固态短路故障限流器的方案选定

2．2．1 新型固态桥式短路故障限流器研究

2．2．2 基于全控器件的半控桥式短路故障限流器研究

2．2．3 基于单个自关断器件的桥式短路故障限流器的研究

2．3 本章小结

第3章 基于单自关断开关管短路故障限流器的硬件电路设计

3．1 基于单自关断开关管短路故障限流器的主电路设计

3．1．1 单自关断开关管短路故障限流器的主电路拓扑

3．1．2 基于单自关断开关管短路故障限流器的参数优化设计

3．2 基于单自关断开关管短路故障限流器的控制电路设计

3．2．1 信号检测模块设计

3．2．2 信号调理模块设计

3．2．3 脉冲发生模块设计

3．2．4 隔离驱动电路设计

3．2．5 限流器控制电路部分运行原理

3．3 本章小结

第4章 基于单自关断开关管桥式短路故障限流器的仿真研究

4．1 单相单自关断开关管桥式短路故障限流器仿真研究

4．2 三相不接地系统单自关断开关管桥式短路故障限流器仿真研究

4．3 本章小结

第5章 单相系统短路故障限流器的实验研究

5．1 实验参数及设置

5．2 控制电路实验

5．3 系统实验

5．4 实验结论

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢