10kV电源切换装置及其固态切换开关研究

摘要

随着现代科学技术的发展，生产力水平提高的同时也给电力系统带来了电能质量问题，各种非线性和冲击性负荷的增加，对供电系统造成了严重的污染，而随着各种高新技术的推广，对供电质量的要求也日益增高。尤其是电压跌落故障，在造成用户无法正常作业的同时，更带来了直接或间接的不可预计的经济损失，因此改善供电质量问题迫在眉睫。
　　电源切换开关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，实现负荷的不间断供电，因此对它的研究具有重要意义。
　　本文围绕10kV电源切换装置展开研究，根据其工作原理和运行电压等级要求，讨论了由反并联晶闸管串联组成的固态切换开关阀体结构，并设计了串联均压电路和各保护电路。对串联晶闸管同步触发问题进行了分析研究，综合考虑成本、电压等级、隔离等因素，选择采用间接光纤触发方式，并进行了触发系统硬件设计，包括取能电路，稳压电路，光信号接收/发送电路和驱动电路设计。此外，在电压故障检测方面，讨论了多种电压检测方法，并着重研究了基于小波分析的电压跌落检测，仿真比较了各检测方法的优劣性。最后，根据电源切换开关的动作原则，研究了两种固态切换开关控制策略，完成了采用不同切换策略进行电源切换，电源侧和负荷侧的多种短路故障仿真。仿真实验表明，系统能够快速检测电压跌落故障进行电源切换，并能够正确区分故障位置，可靠动作。

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1 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 固态切换开关研制的必要性

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要工作

2 固态切换开关及电源切换的拓扑结构

2.1 固态切换开关分类

2.2 电源切换拓扑结构及工作原理

2.3 备用电源选用原则

2.4 本章小结

3 固态切换开关阀体结构设计

3.1 固态切换开关拓扑结构设计

3.2 晶闸管串联均压的研究

3.3 散热设计

3.4 固态切换开关保护设计

3.5 电磁兼容设计原则

3.6 本章小结

4 晶闸管触发系统设计

4.1 触发方式的选择

4.2 触发系统整体框架

4.3 触发系统硬件设计

4.4 本章小结

5 电源故障检测算法

5.1 测量电路设计

5.2 常规故障检测算法

5.3 小波分析

5.4 基于小波分析的电源故障检测算法

5.5 检测算法仿真分析

5.6 本章小结

6 电源切换控制策略及仿真分析

6.1 电源切换控制原则

6.2 电源切换控制策略

6.3 电源各切换策略仿真分析

6.4 本章小结

7 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 研究展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间已发表论文及申请的专利

附录2 攻读硕士学位期间参与的科研项目