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变电站电力操作直流电源系统的研究

作　者: 彭刚毅
导　师: 欧阳红林
学　校: 湖南大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 直流电源系统 远程监控 软开关技术 均流技术 绝缘监测
分类号: TM63
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


电能已经成为现代人们生活当中不可缺少的动力源，电力系统的运行必须安全、可靠，这样才能保证供电的正常，直流电源系统作为变电站电力系统的保障，也就必须稳定可靠。基于软开关技术的高频开关电源因其性能可靠、效率高、寿命长等优点，成为了现代电力操作电源系统中的重要组成部分。将现代网络技术、计算机检测技术融入到变电站直流电源系统中，实现了对直流电源系统的实时远程监控，从而为变电站一次设备提供了安全、可靠的保障，为人们生产、生活带来了更高质量的保障。 本文首先简单分析了直流电源系统各个模块的工作原理，然后从整体出发给出了直流电源系统的整体设计规则。对各个直流电源系统的关键模块和采用的关键技术在后面分别作了详细的探讨。 作为直流电源系统核心的充放电模块是本文研究的重点，充放电模块的好坏直接影响到蓄电池组的寿命及整个系统的各项性能的好坏。由于传统的充电模块采用的是相控整流，存在着输出电压纹波大，谐波污染严重，转换效率低，系统体积庞大等缺点。针对传统技术的弊端，采用全桥移相PWM软开关技术的高频开关电源可以解决上述问题。全桥移相PWM软开关技术是使变换器的开关在ZVS和ZCS条件下进行通断，一方面，降低了开关损耗，提高系统的效率，另一方面，由于变换器的开关工作频率的提高，使得系统体积缩小，提高了系统的功率密度，并且开关电源输出稳定度高，将延长蓄电池的使用寿命，从而保证供电系统的可靠。 可扩展性好、效率高、动态性能好的分布式电源成为电力电子技术的研究热点。分布式电源采用的是均流技术使功率小的电源模块并联起来，通过控制电源模块的数量来满足不同负载的需求。本文对用于变电站直流电源系统的均流技术作了深入的分析，详细比较了几种常用的均流技术的特点，并运用集成芯片UC3907进行基于最大电流法的均流技术的研究。 文章对直流电源系统接地问题作了分析，这是造成直流电源系统误动作或拒动作的重要原因，并研究了绝缘监测的原理和实现方法。

全文目录


学位论文原创性声明与学位论文版权使用授权书  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-18
  1.1 变电站直流电源系统的研究背景及意义  11-12
  1.2 变电站直流电源系统的发展与应用现状  12-17
    1.2.1 充电模块主电路技术的发展  13-14
    1.2.2 蓄电池的发展  14-15
    1.2.3 直流电源系统监控系统  15-16
    1.2.4 发展方向  16-17
  1.3 全文研究的主要内容  17-18
第2章 变电站直流电源系统的总体设计  18-28
  2.1 直流电源系统的构成  18-20
    2.1.1 蓄电池  18
    2.1.2 高频开关电源整流模块  18-19
    2.1.3 监控单元  19
    2.1.4 绝缘监察装置  19
    2.1.5 蓄电池测试仪  19-20
    2.1.6 馈电单元  20
  2.2 直流电源系统的工作原理  20-21
    2.2.1 智能型直流电源系统主要特点  20
    2.2.2 智能型直流电源系统工作原理  20-21
  2.3 总体结构的设计  21-27
    2.3.1 直流操作回路的设计原则  21
    2.3.2 高频开关电源模块配置  21-23
    2.3.3 绝缘监察装置的整体设计  23
    2.3.4 蓄电池容量的选择  23-24
    2.3.5 系统中的抗干扰措施  24-25
    2.3.6 直流电源系统的其它设计规定  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章 基于软开关技术的高频充电模块的设计及仿真  28-49
  3.1 基本的全桥 PWM变换器  29-32
  3.2 基本的移相控制 FB—ZVS—PWM变换器  32-40
    3.2.1 基本移相控制全桥 ZVS—PWM变换器  32-34
    3.2.2 基本移相全桥 ZVS—PWM变换器的周期工作过程分析  34-37
    3.2.3 基本移相控制全桥 PWM变换器的占空比丢失  37-38
    3.2.4 开关管零电压开关条件  38
    3.2.5 超前桥臂的 ZVS条件  38-39
    3.2.6 滞后桥臂的 ZVS条件  39
    3.2.7 基本的移相控制 FB—ZVS—PWM变换器的优缺点分析  39-40
  3.3 FB ZVS—ZCS PWM DC—DC全桥变换器  40-45
    3.3.1 变换器基本原理分析  40-44
    3.3.2 滞后桥臂 ZCS的参数设计  44
    3.3.3 最大占空比 Dmax  44-45
    3.3.4 滞后桥臂的电压应力  45
    3.3.5 阻断电容的选择  45
  3.4 主电路的计算机仿真分析  45-48
  3.5 本章小结  48-49
第4章 直流电源系统的并联运行均流技术  49-66
  4.1 并联均流技术发展状况  49-50
  4.2 开关电源并联系统常用的均流方法  50-57
    4.2.1 输出阻抗法  50-51
    4.2.2 主从设置法  51-52
    4.2.3 按平均电流值自动均流法  52-53
    4.2.4 最大电流法自动均流  53-54
    4.2.5 热应力自动均流法  54-55
    4.2.6 外加控制均流器均流法  55-56
    4.2.7 各种均流方法的对比  56-57
  4.3 均流芯片 UC3907在充电模块中的应用  57-65
    4.3.1 负载均流控制方案  57-58
    4.3.2 集成控制芯片 UC3907  58-60
    4.3.3 均流控制单元的分析与设计  60-61
    4.3.5 均流系统环节分析  61-63
    4.3.6 多模块并联均流系统的启动问题  63-65
  4.4 本章小结  65-66
第5章 直流电源系统的绝缘监测技术  66-81
  5.1 绝缘监测的重要性  66-68
    5.1.1 直流电源系统发生漏电接地的原因  66-67
    5.1.2 直流电源系统发生漏电接地的危害  67-68
  5.2 漏电接地电阻的分析与计算  68-72
    5.2.1 电桥平衡检测法  68-69
    5.2.2 电流传感器检测法  69-72
  5.3 漏电接地监测方法及其原理  72-80
    5.3.1 拉路分段寻找法  72-74
    5.3.2 信号寻迹法  74-78
    5.3.3 差流检测法  78-80
  5.4 本章小结  80-81
结论  81-83
参考文献  83-86
致谢  86-87
附录 攻读硕士学位期间发表的论文  87

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 发电、发电厂 > 变电所
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