本文關(guān)鍵詞：直流微網(wǎng)混合斷路器電流轉(zhuǎn)移特性的研究

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【摘要】：直流微網(wǎng)混合斷路器作為直流微網(wǎng)和微網(wǎng)并網(wǎng)的保護單元,其安全、可靠的動作性能已經(jīng)成為限制分布式電源發(fā)展的重要因素之一。采用機械開關(guān)和電力電子器件構(gòu)成的混合直流斷路器,綜合了傳統(tǒng)機械斷路器和固態(tài)開關(guān)的優(yōu)點,其快速的分斷性能,為直流微網(wǎng)及分布式電源的發(fā)展提供了重要保障。本文以內(nèi)部參數(shù)為著手點,研究混合直流斷路器在開斷微網(wǎng)故障電流下的電流轉(zhuǎn)移特性,通過對電流轉(zhuǎn)移特性的分析得到合理的電流轉(zhuǎn)移特性結(jié)論和最佳的直流微網(wǎng)混合斷路器設(shè)計方案,為今后直流微網(wǎng)混合斷路器的快速開斷提供理論基礎(chǔ)和參考方案。本文首先利用Mayr電弧模型、IGBT、RCD緩沖電路和避雷器,在Matlab/Simulink中搭建了符合課題研究需求的混合直流斷路器仿真模型,通過對不同外電路參數(shù)和轉(zhuǎn)移支路參數(shù)下的仿真波形進行分析,得到具有理論支撐的電流轉(zhuǎn)移特性結(jié)論。既驗證了仿真模型的準確性,又為直流微網(wǎng)混合斷路器樣機的設(shè)計和測試提供了合理有效的參考。通過仿真所得到的電流轉(zhuǎn)移特性結(jié)論,設(shè)計出一款可以承載關(guān)斷過電壓1200V、開斷電流150A的混合直流斷路器樣機。樣機采用斥力分斷、永磁保持的快速斥力真空開關(guān)作為機械開關(guān),IGBT作為電力電子開斷單元,并配有RCD緩沖及避雷器保護。自行設(shè)計的快速斥力真空開關(guān)具有較快的分斷速度,為混合斷路器電流轉(zhuǎn)移特性的研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。本文最終為自行設(shè)計的混合直流斷路器樣機設(shè)計了一套試驗測試平臺,模擬直流微網(wǎng)電壓等級下(400V)的短路故障,并針對不同的故障電流(200A以下)和線路電感大小進行了開斷實驗,得到了與仿真相一致的電流轉(zhuǎn)移特性。驗證了樣機設(shè)計的有效性和不同參數(shù)下電流轉(zhuǎn)移特性結(jié)論的準確性,為今后研制動作速度更快的直流微網(wǎng)混合斷路器提供了依據(jù)和指導。
【關(guān)鍵詞】：直流微網(wǎng) 混合直流斷路器 快速斥力真空開關(guān) 電流轉(zhuǎn)移特性
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM561
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 直流微型電網(wǎng)9-10
• 1.2 直流微網(wǎng)保護技術(shù)10-13
• 1.2.1 直流開斷原理10-11
• 1.2.2 混合式直流斷路器的發(fā)展11-13
• 1.3 本文研究內(nèi)容及章節(jié)安排13-15
• 2 混合式直流斷路器仿真模型的搭建15-25
• 2.1 電弧模型的選取16-18
• 2.1.1 Mayr電弧模型16-17
• 2.1.2 Cassie電弧模型17-18
• 2.1.3 本文仿真選取Mayr模型18
• 2.2 電力電子器件的選取18-20
• 2.2.1 電力電子器件的種類18-19
• 2.2.2 本文選取IGBT作為主開斷器件19-20
• 2.3 緩沖吸收和保護電路設(shè)計20-24
• 2.3.1 緩沖電路的作用20
• 2.3.2 緩沖電路分類及選型20-21
• 2.3.3 RCD緩沖電路的參數(shù)設(shè)計21-22
• 2.3.4 限壓保護單元——避雷器22-24
• 2.4 混合式直流斷路器的仿真模型24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 3 電流轉(zhuǎn)移特性的仿真25-38
• 3.1 第一階段：機械開關(guān)到電力電子器件IGBT的轉(zhuǎn)移26-32
• 3.1.1 外電路參數(shù)影響26-29
• 3.1.2 混合開關(guān)轉(zhuǎn)移支路的內(nèi)部參數(shù)影響29-32
• 3.2 第二階段：IGBT到RCD的轉(zhuǎn)移及電流下降為零32-37
• 3.2.1 外電路參數(shù)影響32-36
• 3.2.2 轉(zhuǎn)移支路參數(shù)影響36-37
• 3.3 本章小結(jié)37-38
• 4 混合直流斷路器的樣機設(shè)計及制作38-48
• 4.1 快速斥力真空開關(guān)38-42
• 4.1.1 斥力驅(qū)動裝置39-40
• 4.1.2 永磁保持裝置40-41
• 4.1.3 快速真空開關(guān)樣機41-42
• 4.2 電力電子器件IGBT42-44
• 4.3 保護吸收單元44-46
• 4.3.1 RCD緩沖電路44
• 4.3.2 保護單元——ZnO避雷器44-46
• 4.4 混合式直流斷路器的樣機制作46-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 5 試驗測試平臺的搭建及試驗測試48-58
• 5.1 試驗平臺的搭建48-52
• 5.1.1 RC放電等效直流源說明49-51
• 5.1.2 電容器組充電回路介紹51-52
• 5.1.3 樣機動作控制52
• 5.2 試驗測試52-57
• 5.2.1 第一階段：斥力開關(guān)到IGBT的電流轉(zhuǎn)移特性54-56
• 5.2.2 第二階段：IGBT到RCD的電流轉(zhuǎn)移特性56-57
• 5.3 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-59
• 參考文獻59-61
• 致謝61-62

【參考文獻】

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1 吳衛(wèi)民;何遠彬;耿攀;錢照明;汪i襠，

本文編號：575678