發(fā)布時(shí)間：2020-03-27 00:34

【摘要】：光纖光柵作為典型的光無源器件,由于其具備體積小、重量輕、抗電磁干擾等優(yōu)勢(shì)。目前,在航空航天、土木建筑、電力系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,越來越受到人們的關(guān)注。本文詳細(xì)介紹了光纖光柵的發(fā)展歷程、傳感原理、復(fù)用技術(shù)以及國內(nèi)外常用的解調(diào)技術(shù),重點(diǎn)分析了基于掃描半導(dǎo)體激光器解調(diào)技術(shù)和體光柵解調(diào)技術(shù)。近年來柔性直流輸電作為新一代輸電技術(shù),在新能源并網(wǎng)和直流輸電網(wǎng)中的應(yīng)用越來越廣泛。換流閥是柔性直流輸電系統(tǒng)的核心設(shè)備,引起換流閥故障因素有很多,其中最重要的是換流閥工作溫度過高,導(dǎo)致柔性直流輸電系統(tǒng)的停運(yùn),甚至引發(fā)重大安全事故。因此,換流閥溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯得非常重要,由于該模塊處于強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境,這對(duì)傳感器以及系統(tǒng)提出了更高的要求。傳統(tǒng)的電磁傳感器已經(jīng)不能滿足其需求,因此本文提出一種基于光纖光柵溫度傳感器在線監(jiān)測(cè)換流閥模塊的新思路。本文設(shè)計(jì)了基于FBGA解調(diào)模塊的解調(diào)系統(tǒng),該系統(tǒng)包括波長(zhǎng)解調(diào)硬件模塊和上位機(jī)軟件模塊。其中,硬件設(shè)備包括核心模塊FBGA解調(diào)儀以及其外圍器件寬帶光源、環(huán)形器、耦合器等器件,并搭建解調(diào)系統(tǒng)驗(yàn)證設(shè)備的工作性能。設(shè)計(jì)了基于LabVIEW的上位機(jī)軟件,針對(duì)客戶需求實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及用戶界面設(shè)計(jì)等功能的分析與設(shè)計(jì)。本文通過監(jiān)測(cè)散熱器溫度最大值點(diǎn)以及出水口水溫,以此獲知換流閥模塊工作狀態(tài)。首先通過工程實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證散熱器溫度分布,找出溫度最大值點(diǎn),為傳感器的埋設(shè)位置奠定基礎(chǔ)。其次,設(shè)計(jì)了散熱器表面以及出水管螺母處埋設(shè)光纖光柵傳感器的具體方案。利用參數(shù)法,通過獲取電氣參數(shù)反演溫度值,推算出芯片溫度最高達(dá)102℃,為后續(xù)光纖光柵實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)提供參考依據(jù)。最后,根據(jù)工程要求,對(duì)芯片施加不同的功率,分析散熱器殼溫與出水口溫度變化規(guī)律,可知兩者溫度差值在0.6~1.2℃之間。由于散熱器殼溫與出水口水溫,溫度相差較小在可接受范圍,對(duì)比兩種方案的實(shí)施難度,螺母處刻槽更能保護(hù)換流閥模塊的完整性,減少對(duì)其工作性能的影響。因此監(jiān)測(cè)出水口水溫的方案更具有推廣價(jià)值。本文依托廈門鷺島±320KV柔性直流輸電站示范工程,設(shè)計(jì)了一套基于光纖光柵傳感器的溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)換流閥模塊的溫度狀態(tài)。目前,該系統(tǒng)已上工程使用,長(zhǎng)期運(yùn)行測(cè)量精度可達(dá)±1℃。該系統(tǒng)將為工程應(yīng)用提供最直接的監(jiān)控措施,很大程度上提高換流閥的可靠性,使我國在監(jiān)測(cè)柔性直流輸電系統(tǒng)工程的安全運(yùn)行方面取得了很大的進(jìn)步。
【圖文】：

新的解決方案，是構(gòu)建智能電網(wǎng)的重要技術(shù)手段[心設(shè)備。換流閥設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，不僅會(huì)導(dǎo)致事故，例如：加載功率過高，造成 IGBT 結(jié)溫急電系統(tǒng)癱瘓[26]。因此，開展柔性直流輸電換流閥性，降低事故發(fā)生率，已成為一個(gè)重要課題。的測(cè)量方式有很多種，其中參數(shù)法是比較傳統(tǒng)的實(shí)用性、可靠性、安全性等各個(gè)方面表現(xiàn)出更大換流閥的應(yīng)用可行性進(jìn)行簡(jiǎn)單討論。如圖1-1所示一個(gè)由MOSFET驅(qū)動(dòng)的BJT管。因此，，在結(jié)構(gòu)與MP+襯底，而MOSFET是N+襯底。

121 0011500( ( ))( )cece ce e ceIGBT TceT cV K I KT KK I += (1-Tce1K 、ce0K 、ce1K 、Tce0K 均為擬合系數(shù)，ceV 可以由監(jiān)測(cè)板測(cè)量得到，cI 等價(jià)于導(dǎo)通時(shí)的橋臂電流I 。利用 Matlab 仿真工具將所測(cè)實(shí)際 IGBT 數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到了一個(gè)多項(xiàng)式，其中結(jié)溫最高次為 1 次，電流最高次為 2 次，可以達(dá)到 95%的信賴系數(shù)，如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM721.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2602184