城市軌道交通混合式直流斷路器高速分斷關鍵技術研究
發(fā)布時間：2020-12-27 17:02
直流牽引供電系統(tǒng)負責為電力機車和其他設備提供電力,是城市軌道交通的核心系統(tǒng)之一。直流開關設備屬于直流牽引供電系統(tǒng)重要組成部件,為直流牽引供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供保障。當前我國城市軌道交通直流斷路器多為國外公司空氣式斷路器產品,其開斷速度較慢,且滅弧柵片存在燒蝕嚴重的問題,無法滿足快速、穩(wěn)定切除短路故障的需要。近年來,隨著半導體技術的發(fā)展,出現(xiàn)了采用快速機械開關與電力電子元件并聯(lián)的混合式直流斷路器,具有通流能力強,無燃弧損耗的特點,但影響其開斷速度和穩(wěn)定性的高速分斷技術仍有待突破,需進行深入研究。本文對混合式直流斷路器的結構與工作原理進行了理論分析,得出影響混合式直流斷路器高速開斷性能的主要基礎特性包括:真空電弧電流轉移特性、真空短間隙介質恢復特性及IGBTs短脈沖開斷裕量特性。搭建低壓直流回路研究了不同電流參數、回路參數對真空電弧電流轉移特性的影響,結合理論分析得到了真空電弧電流轉移是否成功的判據,驗證了電流轉移速率的理論公式;測試不同電流幅值、電流下降率和真空開關開距對真空短間隙介質恢復的影響,得到了真空短間隙介質恢復速率的數學描述;提取IGBT仿真參數,建立IGBT的電熱聯(lián)合仿真...
【文章來源】：鄭州大學河南省 211工程院校
【文章頁數】：76 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
國內外中低壓全
5 IGBT 的短脈沖開斷裕量AD 需要使用內部語言在 DeckBuild 中輸入軟件列仿真。SilvacoTCAD 的仿真流程可分為四個格構建、區(qū)域劃分、標注電極);（2）材料定義(材面);（3）定義計算方法（牛頓迭代、高斯迭代）用 ATLAS 對 IGBT 元胞進行描述并仿真，模型及相關經驗公式[65-67]。半個元胞進行對稱繪制，并將多個元胞并聯(lián)，以所構建的 1200V 電壓等級的場終止溝槽柵 IGB。表 5.3 中為所搭建的 1200V 場終止溝槽柵型 I
5 IGBT 的短脈沖開斷裕量短脈沖開斷過程中，其元胞之間的電勢和電場在發(fā)射區(qū)和 N 基區(qū)，電場強度集中于柵極氧化密度分布出現(xiàn)了不對稱情況，空穴電流密度向用完全對稱結構和零瑕疵摻雜濃度的仿真結，但現(xiàn)實工藝和技術尚不能達到如此高的工藝區(qū)，低電流增益或者高飽和電流也會促進 IG，引發(fā)局部功耗劇增，進而導致 IGBT 元胞內控制則會導致 IGBT 快速燒毀。結果中 IGBT 內部溫度的提取，可知 IGBT 的熱材料的耐熱要求相對較高，如圖 5.14 所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]雙臂架構的混合型直流斷路器拓撲結構研究[J]. 單任仲,王世友,劉闖,蔡國偉,姜朋. 電網技術. 2019(06)
[2]金屬氧化物避雷器仿真模型適用性研究[J]. 姚亞鵬,鄔雄,熊易,黃佳瑞,王陸璐,雷曉燕,劉崇新,倪駿康. 電瓷避雷器. 2018(04)
[3]阻容式直流斷路器及其在柔直系統(tǒng)中的應用[J]. 王渝紅,王媛,曾琦,劉程卓. 高電壓技術. 2019(01)
[4]400 V/450 A混合式限流斷路器階段分析及參數設計[J]. 施源. 電器與能效管理技術. 2018(07)
[5]一種適用于混合式高壓直流斷路器負載換流開關的新型緩沖電路[J]. 劉程卓,王渝紅,龔鴻,王媛. 電力自動化設備. 2018(03)
[6]城市軌道交通大容量直流快速斷路器的研發(fā)[J]. 朱志豪,趙芳帥,袁端磊,王海燕,費翔. 高電壓技術. 2018(02)
[7]電磁斥力機構研究綜述[J]. 何俊佳,袁召,經鑫,陳立學,潘垣. 高電壓技術. 2017(12)
[8]3300 V FS型IGBT器件研制[J]. 朱濤,劉江,高明超,冷國慶,趙哿,王耀華,金銳,溫家良,潘艷. 固體電子學研究與進展. 2017(04)
[9]溝槽柵場終止型IGBT瞬態(tài)數學模型[J]. 汪波,羅毅飛,劉賓禮,普靖. 電工技術學報. 2017(12)
[10]新型直流固態(tài)限流斷路器設計與分析[J]. 彭振東,任志剛,姜楠,楊晨光. 中國電機工程學報. 2017(04)
博士論文
[1]城市軌道交通直流牽引系統(tǒng)故障分析及若干問題的研究[D]. 孔瑋.華北電力大學（北京） 2005
碩士論文
[1]基于SiC MOSFET的固態(tài)直流斷路器的設計與實現(xiàn)[D]. 肖洪偉.重慶大學 2017
[2]FS結構的3300V IGBT終端設計[D]. 張玉蒙.電子科技大學 2017
[3]城市軌道交通DC1500V牽引供電系統(tǒng)短路故障分析[D]. 黃維軍.西南交通大學 2010
[4]IGBT模型仿真研究[D]. 趙芬.合肥工業(yè)大學 2010
本文編號：2942131
【文章來源】：鄭州大學河南省 211工程院校
【文章頁數】：76 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
國內外中低壓全
5 IGBT 的短脈沖開斷裕量AD 需要使用內部語言在 DeckBuild 中輸入軟件列仿真。SilvacoTCAD 的仿真流程可分為四個格構建、區(qū)域劃分、標注電極);（2）材料定義(材面);（3）定義計算方法（牛頓迭代、高斯迭代）用 ATLAS 對 IGBT 元胞進行描述并仿真，模型及相關經驗公式[65-67]。半個元胞進行對稱繪制，并將多個元胞并聯(lián)，以所構建的 1200V 電壓等級的場終止溝槽柵 IGB。表 5.3 中為所搭建的 1200V 場終止溝槽柵型 I
5 IGBT 的短脈沖開斷裕量短脈沖開斷過程中，其元胞之間的電勢和電場在發(fā)射區(qū)和 N 基區(qū)，電場強度集中于柵極氧化密度分布出現(xiàn)了不對稱情況，空穴電流密度向用完全對稱結構和零瑕疵摻雜濃度的仿真結，但現(xiàn)實工藝和技術尚不能達到如此高的工藝區(qū)，低電流增益或者高飽和電流也會促進 IG，引發(fā)局部功耗劇增，進而導致 IGBT 元胞內控制則會導致 IGBT 快速燒毀。結果中 IGBT 內部溫度的提取，可知 IGBT 的熱材料的耐熱要求相對較高，如圖 5.14 所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]雙臂架構的混合型直流斷路器拓撲結構研究[J]. 單任仲,王世友,劉闖,蔡國偉,姜朋. 電網技術. 2019(06)
[2]金屬氧化物避雷器仿真模型適用性研究[J]. 姚亞鵬,鄔雄,熊易,黃佳瑞,王陸璐,雷曉燕,劉崇新,倪駿康. 電瓷避雷器. 2018(04)
[3]阻容式直流斷路器及其在柔直系統(tǒng)中的應用[J]. 王渝紅,王媛,曾琦,劉程卓. 高電壓技術. 2019(01)
[4]400 V/450 A混合式限流斷路器階段分析及參數設計[J]. 施源. 電器與能效管理技術. 2018(07)
[5]一種適用于混合式高壓直流斷路器負載換流開關的新型緩沖電路[J]. 劉程卓,王渝紅,龔鴻,王媛. 電力自動化設備. 2018(03)
[6]城市軌道交通大容量直流快速斷路器的研發(fā)[J]. 朱志豪,趙芳帥,袁端磊,王海燕,費翔. 高電壓技術. 2018(02)
[7]電磁斥力機構研究綜述[J]. 何俊佳,袁召,經鑫,陳立學,潘垣. 高電壓技術. 2017(12)
[8]3300 V FS型IGBT器件研制[J]. 朱濤,劉江,高明超,冷國慶,趙哿,王耀華,金銳,溫家良,潘艷. 固體電子學研究與進展. 2017(04)
[9]溝槽柵場終止型IGBT瞬態(tài)數學模型[J]. 汪波,羅毅飛,劉賓禮,普靖. 電工技術學報. 2017(12)
[10]新型直流固態(tài)限流斷路器設計與分析[J]. 彭振東,任志剛,姜楠,楊晨光. 中國電機工程學報. 2017(04)
博士論文
[1]城市軌道交通直流牽引系統(tǒng)故障分析及若干問題的研究[D]. 孔瑋.華北電力大學（北京） 2005
碩士論文
[1]基于SiC MOSFET的固態(tài)直流斷路器的設計與實現(xiàn)[D]. 肖洪偉.重慶大學 2017
[2]FS結構的3300V IGBT終端設計[D]. 張玉蒙.電子科技大學 2017
[3]城市軌道交通DC1500V牽引供電系統(tǒng)短路故障分析[D]. 黃維軍.西南交通大學 2010
[4]IGBT模型仿真研究[D]. 趙芬.合肥工業(yè)大學 2010
本文編號：2942131
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