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固态限流器的研制

蔡永华  
【摘要】: 本文探讨固态限流器的拓扑结构、控制策略、主电路设计以及固态限流器控制器软硬件设计等工程化问题。以变压器耦合三相桥式固态限流器和带旁路电感变压器耦合三相桥式固态限流器两个电路拓扑为例,提出与其对应的限流器控制策略和主电路参数计算方法,进而给出其控制器的硬件解决方案和实现对应控制策略的软件解决方案。 论文前两个章节在大量理论仿真的基础上,探讨工程实用固态限流器电路的原理、拓扑和控制策略问题,分析了固态限流器三种切断短路电流控制模式的电路过程,并提出适合工程化研究电路拓扑的控制策略和对应的故障判断、故障选相方法。 第三章给出了固态限流器主电路元件参数的计算方法,包括限流电感设计、旁路电感计算、桥电路及其均压保护电路设计等。指出定值直流限流电感设计方法在工程应用中的局限性,提出一种切实可行的直流限流电感设计方法——定磁通密度变化量的电感设计方法。 第四章详细地介绍了固态限流器控制器的硬件设计方案,主要解决了微处理器系统设计、触发电路“取能”、辅助电源设计以及系统抗干扰设计等问题。控制器的微处理系统采用双微处理器结构,负责脉冲控制的DSP微处理系统和负责人机操作的微处理系统相互独立,通过串行通信连接。 第五章通过对固态限流器建模分析,找到合适固态限流器的控制算法和控制参数,并通过数学和电路仿真加以验证。考虑控制系统要满足固态限流器不同运行工况的需要,其控制软件要求具有实时性好、可靠性高、灵活性强等特点,控制系统软件采用基础层+功能层的模块化结构设计方案。 最后介绍了固态限流器工程调试方法以及调试过程中遇到的主要问题和解决方法,为高电压大功率固态限流器的开发奠定了一定的实践基础。


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