晶闸管与IGBT换流阀对控制电路近场电磁骚扰特性的研究

摘要

换流阀可以实现交直流转换，是特高压直流输电线路和部分柔性交流输电控制装置的核心设备。换流阀工作时会产生大量的电磁骚扰，可能会对阀内的控制电路产生影响。本文针对特高压直流输电中所使用的晶闸管换流阀和统一潮流控制器中所使用的IGBT换流阀分别做了建模与仿真工作。对晶闸管和IGBT的动态特性做了分析。对晶闸管阀，建立并分析了晶闸管模型、散热器模型和阀组件模型所产生的电磁骚扰情况，并探讨了控制电路安装箱对电磁骚扰的屏蔽作用;对IGBT阀，建立并分析了单个IGBT模块模型和阀组件模型所产生的电磁骚扰情况，并探讨了控制电路不同位置处的电磁骚扰情况。
　　通过特高压直流换流阀的运行试验，测量了晶闸管阀的电磁骚扰数据并对其作出了分析。对控制电路的抗扰性，通过搭建近场抗扰度试验平台做了相关研究。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文主要研究内容

第2章 换流阀电磁骚扰特性分析及仿真软件

2．1 换流阀电磁骚扰特性分析

2．1．1 换流阀电磁骚扰源特性

2．1．2 换流阀电磁骚扰源的耦合机理

2．1．3 换流阀辐射电磁骚扰场域的划分

2．2 电磁场仿真软件

2．2．1 有限元积分法

2．2．2 仿真软件

2．3 本章小结

第3章 基于晶闸管的±800kV／6250A特高压直流换流阀近场电磁骚扰分析

3．1 紧凑型±800kV／6250A换流阀结构及晶闸管工作特性分析

3．1．1 紧凑型±800kV／6250A特高压直流换流阀基本结构

3．1．2 晶闸管工作特性分析

3．2 单个晶闸管的建模与仿真

3．2．1 晶闸管仿真模型的建立

3．2．2 电场仿真结果分析

3．2．3 磁场仿真结果分析

3．3 晶闸管及散热器的电磁骚扰

3．3．1 晶闸管与散热器的电磁仿真模型

3．3．2 散热器电场仿真结果与分析

3．3．3 散热器磁场仿真结果与分析

3．4 阀组件电磁骚扰的仿真

3．4．1 阀组件电磁仿真模型

3．4．2 阀组件电场仿真结果与分析

3．4．3 阀组件磁场仿真结果与分析

3．4．4 控制电路安装箱对电磁骚扰的屏蔽作用

3．5 本章小结

第4章 基于IGBT的统一潮流控制器换流阀近场电磁骚扰分析

4．1 统一潮流控制器(UPFC)介绍

4．2 IGBT模块的基本结构及工作原理

4．2．1 IGBT的开关过程

4．2．2 IGBT模块的基本结构

4．3 IGBT模块的建模与仿真

4．3．1 IGBT模块的建模

4．3．2 电场的仿真结果与分析

4．3．3 磁场的仿真结果与分析

4．3．4 IGBT模块电磁骚扰的方向性差异

4．4 IGBT阀组件的建模与仿真

4．4．1 IGBT阀组件的建模

4．4．2 中心位置探头的电场仿真结果与分析

4．4．3 中心位置探头的磁场仿真结果与分析

4．4．4 不同位置的探头仿真结果

4．5 本章小结

第5章 ±800kV／6250A换流阀运行试验电磁骚扰的测量及特征分析

5．1 换流阀运行试验方法及其原理

5．1．1 换流阀运行试验方法

5．1．2 换流阀运行试验基本原理

5．2 换流阀运行试验电磁骚扰的测量

5．2．1 测量目的及测量点的选择

5．2．2 测量设备及其参数

5．3 换流阀高频电磁骚扰特征分析

5．4 换流阀低频电磁骚扰特征分析

5．5 本章小结

第6章 控制电路板近场抗扰度试验及两种换流阀电磁骚扰特性的对比

6．1 IGBT阀控制电路板近场抗扰度试验

6．1．1 试验的准备工作

6．1．2 试验结果及分析

6．2 晶闸管阀与IGBT阀电磁骚扰的简单对比

6．3 本章小结

第7章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

参加的科研情况

致谢