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分列运行的供电网母线柔性倒闸装置的开发与研究

作　者: 高仕龙
导　师: 汪玉凤
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 分列运行 FACTS 柔性倒闸装置拓扑结构软件锁相环 DSPIC单片机 ATmage128 IGBT
分类号: TM762
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 9次
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内容摘要

目前，煤矿矿井供电通常采用双电源供电方式，运行方式通常采用分列运行方式。双母线分列运行供电方式符合煤矿行业标准，保证了矿井供电的可靠性和安全性，然而当对电源进线或者变压器进行检修时，就需要进行倒闸操作，改变母线的运行方式由分列运行改变为并列运行，这种变换母线运行方式过程会造成供电电源转换的线路出现一定时间的停电，对于必须保证不间断供电的运行系统煤矿供电系统来说，这段时间的停电会严重影响煤矿的安全生产[1]。为了解决这个问题，本文创造性的设计了两条母线直接进行不停电倒闸操作的装置——电力系统柔性倒闸装置。母线环流的产生是因为在分列运行的两条母线直接带电合闸操作。两条母线的电压值幅值差、相角差，频率差值均会影响直接合闸操作过程产生的环流大小。基于FACTS技术设计的电力系统柔性倒闸装置，抑制或者消除环流的发生。本文从分析电力系统柔性倒闸装置的工作原理出发，创造性的提出电力系统柔性倒闸装置不停电倒闸操作中的移向调压补偿技术，移向调压技术中关键是输出电压的相位控制。电力系统柔性倒闸装置输出电压控制分为输出幅值的控制和相角的控制。本文对锁相环技术在电力系统柔性倒闸装置应用进行深入研究，设计了输出电压控制方法，并进行实验验证。电力系统柔性倒闸装置系统主要由检测部分、逆变部分、注入结构部分、控制部分等组成，柔性倒闸装置的主控器采用DSPIC30F3011单片机。在理论研究的基础上设计了电力系统柔性倒闸装置的样机，搭建了实验室用双母线供电系统模型，采用大电阻模拟负载，采用真空交流接触器模拟真空断路器。并在此基础上进行了合闸操作、分闸操作相关实验。通过良好的人机界面，便捷的进行了倒闸操作动作指令，电力系统柔性倒闸装置接收到相关指令进行母线电压的补偿操作，实现了无环流进行倒闸操作，实验过程中没有大电流的产生，证明了电力系统柔性倒闸装置的实用性和可靠性。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-12
1 绪论  12-18
  1.1 课题的研究目的与意义  12-13
  1.2 国际与国内倒闸操作技术发展现状  13-14
  1.3 目前存在的问题  14-15
  1.4 解决的方案  15-16
  1.5 研究的主要内容  16-18
2 电力系统柔性倒闸装置拓扑结构和系统组成  18-28
  2.1 电力系统柔性倒闸装置工作原理  18-21
  2.2 电力系统柔性倒闸装置拓扑结构  21-24
  2.3 电力系统柔性倒闸装置系统组成  24-27
  2.4 本章小结  27-28
3 软件锁相环的应用及其在柔性倒闸装置中的实现  28-34
  3.1 锁相环技术的发展和应用  28
  3.2 锁相环（PLL）的工作原理及其数学模型  28-30
  3.3 软件锁相环的基本原理  30-33
    3.3.1 锁相环的分类  30-31
    3.3.2 SPLL 工作原理  31
    3.3.3 倒闸操作逆变器锁相原理  31-33
  3.4 本章小结  33-34
4 电力系统柔性倒闸装置硬件电路的研制  34-50
  4.1 电力系统柔性倒闸装置总体电路图  34-37
  4.2 主电路元器件选型  37-41
    4.2.1 主电路器件的选型  38-40
    4.2.2 驱动模块的选型  40-41
  4.3 信号检测电路 PartA 的研制  41-46
    4.3.1 信号调理电路  42-43
    4.3.2 A/D 采样电路  43
    4.3.3 相位检测电路  43-44
    4.3.4 显示电路  44-45
    4.3.5 其它电路  45-46
    4.3.6 主处理器的选择  46
  4.4 信号检测电路板电网电压信号调理电路  46-47
  4.5 控制电路板  47-49
    4.5.1 主控芯片选择  47-48
    4.5.2 通信方式选择  48-49
  4.6 本章小结  49-50
5 电力系统柔性倒闸装置软件调试  50-69
  5.1 母线电压频率跟踪软件锁相环的设计  50-54
    5.1.1 软件锁相算法分析  50-54
  5.2 信号检测板 PartA 软件调试  54-57
  5.3 主控器软件调试  57-65
    5.3.1 主程序初始化  57-58
    5.3.2 A/D 中断子程序  58-59
    5.3.3 A/D 采样地址分配  59
    5.3.4 A/D 采样流程图  59-60
    5.3.5 SPWM 驱动信号发生  60-63
    5.3.6 串口通信  63-64
    5.3.7 保护电路  64
    5.3.8 频率跟踪  64-65
  5.4 电力系统柔性倒闸装置人机界面的调试  65-68
    5.4.1 主界面  65-66
    5.4.2 实时参数显示界面  66-67
    5.4.3 波形显示界面  67
    5.4.4 倒闸操作指令界面  67-68
  5.5 本章小结  68-69
6 样机及实验结果分析  69-73
  6.1 实验模型的建立与样机设计  69-71
  6.2 样机的实验  71-72
  6.3 本章小结  72-73
结论  73-75
参考文献  75-77
作者简历  77-79
学位论文数据集  79-80

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