可控硅分级补偿电力稳压装置研究与设计

摘要

为了保证设备正常运转，一些重要设备前端往往需要配置电力稳压装置。传统的、技术成熟的碳刷式电力稳压器存在碳刷磨损、反应慢、噪音大、可靠性低等缺点，因此，使用双向可控硅切换变压器绕组稳压代替碳刷移动稳压成为必然趋势。
　　本文基于串联补偿式稳压方法，采用PLC控制双向可控硅切换不同的变压器绕组组合方案，设计制造了容量为2000kVA的交流电力稳压装置。首先，本文分析了电力稳压装置的种类和优缺点，针对目前热点研究与应用的可控硅补偿式电力稳压装置，分析了其电压补偿原理，研究了串联变压器特有的电磁特性并使用PSCAD仿真软件对其特性进行了仿真，总结了串联变压器的控制方法。然后，结合实际电路拓扑结构和控制方法，分析了可控硅切换时调压回路中出现冲击电流的原因，研究了调压回路中抑制冲击电流的方法。最后，综合理论分析及工程经验，研发设计了容量为2000kVA的可控硅分级补偿式电力稳压装置，研究了稳压变压器的设计方法与过程，对变压器的铁心和绕组尺寸、电气性能、温升等参数进行了详细的计算。稳压器控制系统采用PLC作为主控器，完成了系统硬件电路设计、PLC控制程序编写和触摸屏人机界面设计，完善了整机过压、过流、欠压等保护功能。
　　经过试验和现场调试证明，该电力稳压器可以实现在调压范围内的自动稳压输出，有效抑制了暂态冲击电流，具有完备的保护功能和友好的人机交互界面，可以长期安全、可靠地工作。

目录

声明

1 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 电力稳压装置研究现状

1.3 本文研究的主要内容

2 稳压原理与主电路拓扑研究

2.1 串联补偿稳压原理

2.2 串联变压器电磁特性分析

2.3 整机功能需求分析

2.4 电力电子开关的选用

2.5 主电路拓扑结构研究

3 稳压变压器设计

3.1 变压器铁心设计

3.2 绕组设计及尺寸计算

3.3 变压器性能参数计算

3.4 温升计算

4 控制系统硬件实现

4.1 硬件总体组成

4.2 PLC选型及功能实现

4.3 晶闸管驱动电路

4.4 保护电路

5 控制系统软件设计

5.1 PLC软件设计

5.2 触摸屏界面设计

6 实验与现场调试

6.1 验证性实验

6.2 现场试验

7 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

致谢

参考文献

研究生期间主要研究成果