【摘要】：直流電力系統(tǒng)在可再生清潔能源發(fā)電、船舶、軌道交通等領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用和發(fā)展,直流斷路器作為直流電網(wǎng)中的關(guān)鍵保護(hù)設(shè)備,研究快速有效的直流電路器,對(duì)防止故障范圍擴(kuò)大具有重要意義。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用,促進(jìn)了智能型控制器的迅速發(fā)展,同時(shí)也提高了斷路器的自動(dòng)化程度和智能化水平。在傳統(tǒng)斷路器的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)具有自動(dòng)化、智能化、模塊化和更多保護(hù)功能的智能直流斷路器具有工程實(shí)用價(jià)值。本文對(duì)比并分析了國內(nèi)外多種類型直流斷路器研究現(xiàn)狀,提出采用基于大功率電力電子器件和真空高速開關(guān)相結(jié)合的新型混合式直流斷路器主電路結(jié)構(gòu),采用PIC(Peripheral Interface Controller)單片機(jī)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)為控制核心芯片,以CAN(Contoller Area Network)總線通信與上位機(jī)相互傳輸數(shù)據(jù),用ARM(Advanced RISC Machines)芯片來處理CAN通信和故障信息等數(shù)據(jù)來構(gòu)建智能控制器的總體設(shè)計(jì)方案。文中首先給出了一種新型的直流斷路器的主回路設(shè)計(jì)方案,該方案采用了混合式的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)迫換流思想,并對(duì)關(guān)斷電路、主開關(guān)和吸能限壓支路進(jìn)行了原理分析和設(shè)計(jì)。然后按照模塊化的設(shè)計(jì)思想詳細(xì)介紹了控制器主要功能模塊的工作原理和設(shè)計(jì)方案:采用CPLD、高速比較器組成的硬件電路處理短路故障,由PIC單片機(jī)與CPLD組成的軟、硬件共同來處理過載等其它故障,采用AD7606來實(shí)現(xiàn)了高精度的外部AD采樣,通過CAN總線通信與上位機(jī)通訊,以鐵電存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)故障信息,用ARM芯片來處理電路故障信息和CAN通信信息等數(shù)據(jù),再與PIC單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,完成了控制模塊、通訊模塊和相關(guān)硬件電路的設(shè)計(jì),在研究保護(hù)、測(cè)量方法和實(shí)現(xiàn)原理的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了軟件的模塊化設(shè)計(jì)和上位機(jī)監(jiān)控界面的制作,滿足了斷路器智能化的功能要求。同時(shí)在硬件和軟件設(shè)計(jì)上都采取了有效的抗干擾措施以提高控制器的抗干擾能力,保證斷路器工作的可靠性。最后搭建斷路器樣機(jī),調(diào)試完成后做短路故障模擬實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)要求,驗(yàn)證了方案的可行性。
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM561
【圖文】：

迭加振蕩電流法基本拓?fù)?0世紀(jì)70年代，美國通用電氣根據(jù)此原理研制出80KV/30kA

-2 美國通用電氣公司機(jī)械式直流斷路器拓?fù)浯?80 年代，BBC 公司和美國西屋3 所示的直流斷路器[28]。圖 1-3 BBC 公司機(jī)械式直流斷路器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，斷路器觸頭 CB 打開，電流換流到 L，直到它們與開斷電流大小相等且方向避雷器構(gòu)成的能量吸收回路吸收關(guān)斷

圖 1-3 BBC 公司機(jī)械式直流斷路器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)生后，斷路器觸頭 CB 打開，電流換流到 LC 振蕩增強(qiáng)，直到它們與開斷電流大小相等且方向相反時(shí)氧化鋅避雷器構(gòu)成的能量吸收回路吸收關(guān)斷能量。

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本文編號(hào)：2772516