定制電力是將電力電子裝置用于1-35kV配電網(wǎng)中,向用戶提供特定需求的電力。作為定制電力領(lǐng)域內(nèi)的兩大關(guān)鍵設(shè)備,不間斷電源(Uninterruptable Power System,簡(jiǎn)稱UPS)和靜態(tài)切換開(kāi)關(guān)(Static Transfer Switch,簡(jiǎn)稱STS),在重要的會(huì)議場(chǎng)館、智能樓宇、工廠、醫(yī)院、金融數(shù)據(jù)中心等得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。本文對(duì)這兩類設(shè)備涉及的控制技術(shù),電壓暫降檢測(cè)技術(shù),切換控制技術(shù)等逐一展開(kāi)研究。針對(duì)UPS系統(tǒng),選取了合適的前級(jí)整流器和后級(jí)逆變器拓?fù)?并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的建模分析。采取了合適的控制策略,設(shè)計(jì)了電感電容參數(shù)。最后通過(guò)仿真驗(yàn)證了系統(tǒng)各部分均工作良好,整個(gè)系統(tǒng)輸出電壓波形既能夠滿足動(dòng)態(tài)性,又能滿足輸出諧波含量要求。UPS和STS都需要用到的電壓暫降檢測(cè)算法,通過(guò)延時(shí)和求導(dǎo)構(gòu)造三相電壓,求得電壓實(shí)時(shí)幅值和相位跳變角。本文分析對(duì)比了不同算法的檢測(cè)性能。傳統(tǒng)的三相dq檢測(cè)法只適用于三相對(duì)稱短路故障的檢測(cè),存在局限性。傳統(tǒng)的αβ檢測(cè)法比傳統(tǒng)的單相dq檢測(cè)法延時(shí)30°,因此實(shí)時(shí)性不如后者。兩種改進(jìn)的求導(dǎo)法實(shí)時(shí)性好,但是考慮到電壓暫降過(guò)程中伴隨著諧波產(chǎn)生,因此求導(dǎo)之后有可能會(huì)有很大的電壓/電流尖峰,可能對(duì)設(shè)備和電網(wǎng)產(chǎn)生影響。綜上,單相dq檢測(cè)法計(jì)算量小,檢測(cè)時(shí)間也能滿足敏感負(fù)載的要求,實(shí)用性最好。改進(jìn)后的軟件鎖相環(huán)也能夠很好的鎖定電壓相角,比傳統(tǒng)的硬件鎖相環(huán)更加簡(jiǎn)單高效。STS切換控制策略,主要有自然換流、流強(qiáng)迫換流和輔助換流三種方法。本文詳細(xì)分析了強(qiáng)迫換流策略和輔助換流策略的換流過(guò)程。針對(duì)LC諧振輔助換流策略,提出開(kāi)通反向晶閘管來(lái)進(jìn)行饋能,有效地避免了電壓尖峰。針對(duì)強(qiáng)迫換流策略因?yàn)樨?fù)載功率因數(shù)等原因?qū)е虑袚Q時(shí)間過(guò)長(zhǎng),通過(guò)改進(jìn)切換算法,使得其能夠滿足8ms時(shí)間要求且無(wú)尖峰、無(wú)環(huán)流。對(duì)于主備用電源相差較大問(wèn)題,通過(guò)輔助換流策略進(jìn)行換流改進(jìn),使其能夠避免出現(xiàn)過(guò)電流,并且進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。最后對(duì)電壓暫降檢測(cè)和STS切換控制進(jìn)行了 DSP編程,在RT-LAB平臺(tái)上進(jìn)行了半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了檢測(cè)、切換算法的有效性。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM46;TM762
【部分圖文】：

到ＵＰＳ輸入端的電壓發(fā)生暫降時(shí)，給ＳＴＳ發(fā)送切換指令，斷開(kāi)輸入電源，投入蓄??電池組。對(duì)中間直流側(cè)進(jìn)行充電，由逆變器繼續(xù)帶載運(yùn)行，保證機(jī)房數(shù)據(jù)異常斷??電丟失。典型的ＵＰＳ結(jié)構(gòu)如圖１－２所示??２??

ＵＰＳ的優(yōu)點(diǎn)是負(fù)荷不受運(yùn)行狀況的影響，效率達(dá)到９２％？９７％，而且具備高??效能和可靠性。缺點(diǎn)是容量相對(duì)較小，有很高的維護(hù)代價(jià)。一般需ＳＴＳ進(jìn)行實(shí)時(shí)??電壓檢測(cè)和主備用電源切換。ＵＰＳ的靜態(tài)切換開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)框圖如圖１－３所示：??棚電源???換開(kāi)吳??主電＾??——＾?旁路開(kāi)關(guān)???整流器?逆變器?｜奪？?—￣負(fù)載??圖１－３?ＵＰＳ的靜態(tài)切換開(kāi)關(guān)控制框圖??Ｆｉｇ．?１－３?ＳＴＳ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＵＰＳ??主備電源設(shè)置了旁路開(kāi)關(guān)，可在設(shè)備故障需要檢修時(shí)斷開(kāi)旁路開(kāi)關(guān)，直接將??主／備用電源接入設(shè)備。使用旁路功能時(shí)，設(shè)備不通電，可進(jìn)行檢修。維修好后再??切換為正常供電模式。??ＳＴＳ的應(yīng)用不僅僅局限于ＵＰＳ，但凡是涉及到兩個(gè)電源的切換的，都可以采??用ＳＴＳ。而且，隨著數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，使得ＳＴＳ的控制方法更加多樣，ＳＴＳ??設(shè)備通用性更高，應(yīng)用范圍更廣。??（２）相關(guān)技術(shù)發(fā)展研究現(xiàn)狀??研宄ＵＰＳ，主要研宄輸入端ＰＷＭ整流器和輸出端逆變器，包括不同的電路??拓?fù)�，系統(tǒng)控制技術(shù)和ＰＷＭ調(diào)制策略等方面。??１、ＰＷＭ整流器的電路拓?fù)渲饕蛛娏餍秃碗妷盒?

—Ｉ—Ｉ?組??圖１－２?ＵＰＳ結(jié)構(gòu)框圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＵＰＳ??ＵＰＳ通過(guò)逆變器或是旁路電源向負(fù)載供電，而逆變供電時(shí)又可接市電或是蓄??電池。ＵＰＳ的優(yōu)點(diǎn)是負(fù)荷不受運(yùn)行狀況的影響，效率達(dá)到９２％？９７％，而且具備高??效能和可靠性。缺點(diǎn)是容量相對(duì)較小，有很高的維護(hù)代價(jià)。一般需ＳＴＳ進(jìn)行實(shí)時(shí)??電壓檢測(cè)和主備用電源切換。ＵＰＳ的靜態(tài)切換開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)框圖如圖１－３所示：??棚電源???換開(kāi)吳??主電＾??——＾?旁路開(kāi)關(guān)???整流器?逆變器?｜奪？?—￣負(fù)載??圖１－３?ＵＰＳ的靜態(tài)切換開(kāi)關(guān)控制框圖??Ｆｉｇ．?１－３?ＳＴＳ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＵＰＳ??主備電源設(shè)置了旁路開(kāi)關(guān)，可在設(shè)備故障需要檢修時(shí)斷開(kāi)旁路開(kāi)關(guān)，直接將??主／備用電源接入設(shè)備。使用旁路功能時(shí)，設(shè)備不通電，可進(jìn)行檢修。維修好后再??切換為正常供電模式。??ＳＴＳ的應(yīng)用不僅僅局限于ＵＰＳ，但凡是涉及到兩個(gè)電源的切換的，都可以采??用ＳＴＳ。而且，隨著數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，使得ＳＴＳ的控制方法更加多樣，ＳＴＳ??設(shè)備通用性更高
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2853185