高压大功率变频器中光纤电流电压检测系统的研究

摘要

本课题以大港油田抽油设备的控制装置——高压变频器为背景,研究开发了一套基于法拉第旋光效应及泡克尔斯效应的光纤电流电压检测系统.本课题致力于设计适应高压大功率变频器运行特点的光纤电流电压检测系统.本文集中于用光纤实现对电流电压检测系统的改造问题,即利用光纤传感原理及晶体电光效应研究一套全光纤电流电压检测系统.经过光学计算、矩阵分析,创建光路中各器件的MATLAB仿真模块,搭建光纤电流检测系统、光纤电压检测系统的仿真模型,进行仿真实验.最后,通过对仿真、实验结果进行分析,论证光纤电流电压检测系统具有较好的实时性,以及较高的灵敏度和线性度,克服了传统电流电压互感器构成的电流电压检测系统中绝缘问题的同时,能够比较准确的检测高压变频器中电流,达到克服电磁干扰、良好绝缘、准确快速测量电流电压目的.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明和关于论文使用授权的说明

1绪论

1.1高电压大功率变频器国内外研究概况

1.1.1高电压大功率变频器的研究现状

1.1.2变频器技术的发展方向

1.2高压变频器电流电压的检测方法

1.2.1高压变频器中的电流检测方法

1.2.2电压检测方法

1.3课题研究的背景及现实意义

1.4课题的内容与创新

2光纤电流电压检测系统的概论

2.1光纤电流电压检测系统研究现状

2.1.1光纤电流检测系统研究现状及分类

2.1.2光纤电压检测系统研究现状及分类

2.2光纤电流电压检测系统的原理

2.2.1偏振光与Jones矩阵

2.2.2 Faraday旋光效应

2.2.3晶体的Pockels效应

3光纤电流电压检测系统分析

3.1光纤电流电压检测系统总体方案

3.2偏振光在传感元件中传输分析

3.2.1偏振光在高圆双折射光纤的传输分析

3.2.2偏振光在BGO晶体的传输分析

3.3光纤电流电压检测系统分析

3.3.1单根光纤同时测量电流电压系统分析

3.3.2独立光路分别测量电压电流光纤检测系统分析

4光纤电流电压检测系统实现

4.1光路器件选择

4.1.1光源

4.1.2光纤

4.1.3晶体

4.1.4光探测器

4.1.5无源器件

4.2系统功率模块设计

4.2.1光源驱动模块

4.2.2探测器信号检测模块

5实验结果与讨论

5.1光纤电流电压检测系统仿真建模

5.1.1光学器件仿真模型

5.1.2光纤电流检测系统模型仿真

5.1.3光纤电压检测系统仿真模型

5.2光纤电流电压检测系统在高压变频器中的仿真研究

5.2.1高电压大功率变频器中间电压测量的仿真

5.2.2高电压大功率变频器输出相间电压测量的仿真

5.2.3高电压大功率变频器负载侧相间电压测量的仿真

5.2.4高压变频器中间电路电流测量的仿真

5.2.5高电压变频器中逆变器输出相电流测量的仿真

5.2.6高电压大功率变频器负载侧相电流测量的仿真

5.3自制霍尔效应电流检测系统实验与仿真

5.3.1自制霍尔电流检测系统

5.3.2大电流产生方法

5.3.3系统线性度实验与分析

5.3.4系统实时性实验

5.3.5光纤电流检测系统实验仿真

6结论

参考文献

在学研究成果

致谢