静态转换开关及其新型控制的研究

摘要

随着技术的发展，电力用户对电能质量的要求不断提高。然而各种随着各种冲击性、非线性、非对称性负荷和电力电子设备的不断增加，电网的电能质量不断恶化，电能质量问题频繁出现。电压暂降是最严重的电能质量问题，它影响了敏感负载的正常工作，造成大量的经济损失。
　　 STS是一种基于用户电力技术的设备，能够为提高供电可靠性提供经济有效的解决方案。本文介绍了STS的基本原理和结构，并对STS的一些技术做了研究。在切换策略方面提出了新型的LC谐振切换方法，能够快速可靠的实现两路供电的切换。其特点是不在主功率回路中串联二极管，减小了通态损耗，同时通过反向的晶闸管回收了电容中的多余能量，有效减轻了能量注入负载的问题。在电压暂降检测方面，对一些常用的算法做了介绍，并着重研究了基于α-β/d-q的算法。通过MATLAB仿真对比，认为基于α-β/d-q的电压暂降检测算法计算量小，实时性强，但是对噪声和谐波比较敏感。提出了基于卡尔曼滤波器和短时自相关算法相结合的检测方法，该算法对噪声、谐波以及频率小范围的偏移不敏感，且检测时间较短。参与设计并制作了STS样机。通过样机测试，证明本文提出的一些方法具有良好的效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

1.选题背景和研究意义

1.1.电能质量问题

1.1.1.电能质量及其标准

1.1.2.电压暂降

1.2.电能质量问题的补偿方法

1.3.STS的研究现状和应用

1.4.本文所作的工作

2.STS的工作原理

2.1.STS的功能和结构简介

3.基于晶闸管的STS切换技术

3.1.概述

3.2.无辅助关断电路的换流策略

3.2.1.强制换流策略

3.3.有辅助关断电路的换流策略

3.3.1.LC谐振换流电路

3.3.2.桥式LC

3.3.3.带有馈能二极管的LC谐振换流电路

3.4.一种新型的LC谐振辅助换流电路

3.4.1.工作原理

3.4.2.参数设计原则

3.5.STS切换的MATLAB仿真

3.6.本章小结

4.电压暂降的快速检测

4.1.概述

4.2.基于α-β/d-q变换的电压暂降检测方法

4.2.1.基本原理

4.2.2.几种常见α-β/d-q变换方法

4.2.3.几种α-β/d-q变换方法的MATLAB仿真对比

4.3.基于卡尔曼滤波和短时相关变换的检测方法

4.3.1.卡尔曼滤波的基本原理

4.3.2.卡尔曼滤波检测电压暂降

4.3.3.卡尔曼滤波发散的抑制

4.3.4.短时相关变换

4.3.5.短时相关变换检测电压暂降

4.3.6.卡尔曼滤波和短时相关相结合的电压暂降检测方法

4.3.7.算法的MATLAB仿真

4.4.本章小结

5.STS的硬件平台设计和测试

5.1.硬件设计

5.1.1.主电路设计

5.1.2.控制电路

5.2.硬件平台测试

5.2.1.晶闸管特性测试

5.2.2.STS切换实验

5.2.3.电压暂降检测实验

5.3.本章小结

结束语

致谢

参考文献

附录