本文關鍵詞：變電站接地網陰極保護電源的研究與設計

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【摘要】：變電站接地網是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分,是保證人身安全和電力設備可靠運行的重要環(huán)節(jié)。但因其埋在土壤中,常年受到土壤的腐蝕作用而導致粗細不均或發(fā)生斷裂,當電力系統(tǒng)發(fā)生接地短路故障時,便會對人身和電力設備造成危害。因此,變電站接地網的防腐措施是電力系統(tǒng)可靠運行的一個重要保障。陰極保護法是接地網防腐措施的一個基本方法,目前普遍使用的是大功率晶閘管恒電位儀作為陰極保護電源,由于其體積大,效率低,可靠性低,已不能滿足目前電力系統(tǒng)的需求,基于現(xiàn)狀,本文研究并設計了一套高頻數(shù)控軟開關陰極保護電源。本文首先描述了高頻數(shù)控軟開關陰極保護電源的整體框圖和主電路拓撲結構,并且為了降低開關損耗加入了軟開關技術,然后分析了兩種軟開關技術(ZVS PWM全橋變換器和ZVZCS PWM全橋變換器)的原理、可行性和優(yōu)缺點,并給出了幾種實現(xiàn)ZVZCS PWM全橋變換器的拓撲結構,最后選取了一種ZVZCS拓撲作為本課題設計的功率電路,并進行了仿真驗證。其次,對所設計的陰極保護電源進行了詳細的軟硬件設計,包括EMI濾波器、主電路的軟啟動、高頻變壓器、吸收電路、IGBT驅動電路、控制電路和輔助電路。主控芯片采用目前較先進的數(shù)字信號處理器TMS320F28335為核心。另外還重點介紹了移相控制程序的設計和數(shù)字PID的設計,以實現(xiàn)數(shù)字閉環(huán)控制。最后,搭建了一套陰極保護電源實驗平臺,進行了相關的模擬實驗,對其各個功能進行了測試,其可行性得到了驗證。
【關鍵詞】：變電站接地網 陰極保護 DC/DC全橋變換器 軟開關
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM46;TM63
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 緒論7-12
• 1.1 課題的研究背景及意義7-8
• 1.2 變電站接地網的腐蝕問題8
• 1.3 變電站接地網的防腐措施8-10
• 1.4 陰極保護的國內外研究現(xiàn)狀10
• 1.5 本文的主要內容和章節(jié)安排10-12
• 2 陰極保護原理12-18
• 2.1 金屬腐蝕的電化學原理12-13
• 2.2 陰極保護原理13-16
• 2.2.1 陰極保護概述13-14
• 2.2.2 犧牲陽極陰極保護法14
• 2.2.3 強制電流陰極保護法14-15
• 2.2.4 陰極保護條件及參數(shù)15-16
• 2.3 陰極保護電源的發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 2.4 本章小結17-18
• 3 陰極保護電源方案研究18-42
• 3.1 陰極保護電源的整體框圖18
• 3.2 陰極保護電源的技術指標18-19
• 3.3 主電路方案選擇19-20
• 3.4 PWM全橋變換器的軟開關技術20-41
• 3.4.1 軟開關技術的提出20-21
• 3.4.2 PWM全橋變換器軟開關技術的理論研究21-26
• 3.4.3 ZVS PWM全橋變換器26-29
• 3.4.4 ZVZCS PWM全橋變換器29-33
• 3.4.5 軟開關全橋變換器的選擇33-35
• 3.4.6 ZVZCS PWM全橋變換器的開關損耗分析35-36
• 3.4.7 ZVZCS PWM全橋變換器的小信號模型36-37
• 3.4.8 ZVZCS PWM全橋變換器的仿真37-41
• 3.5 本章小結41-42
• 4 陰極保護電源的實現(xiàn)42-61
• 4.1 功率電路的設計42-50
• 4.1.1 EMI濾波器42-43
• 4.1.2 輸入濾波電容的計算43-44
• 4.1.3 主電路的軟啟動44-45
• 4.1.4 ZVZCS PWM全橋變換器阻斷電容的計算45
• 4.1.5 高頻變壓器的設計45-47
• 4.1.6 吸收電路47-48
• 4.1.7 輸出濾波電感和電容的設計48-49
• 4.1.8 超前橋臂并聯(lián)吸收電容的選擇49-50
• 4.2 驅動電路的設計50-52
• 4.3 控制電路的設計52-53
• 4.3.1 主控芯片TMS320F28335的簡介52-53
• 4.3.2 TMS320F28335的最小系統(tǒng)53
• 4.4 輔助電路的設計53-55
• 4.4.1 輔助電源53-54
• 4.4.2 采樣調理電路54-55
• 4.5 陰極保護電源的軟件設計55-60
• 4.5.1 主程序設計55-56
• 4.5.2 移相控制程序設計56-58
• 4.5.3 數(shù)字PID的設計58-60
• 4.6 本章小結60-61
• 5 實驗結果與分析61-66
• 5.1 實驗平臺61-62
• 5.2 實驗結果與波形分析62-65
• 5.3 本章小結65-66
• 6 總結與展望66-68
• 6.1 全文總結66
• 6.2 下一步的工作與展望66-68
• 致謝68-69
• 參考文獻69-70

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本文編號：1115690