： - 1 i l ， e 聲明戶明 本人鄭重聲明：此處所提交的碩士學(xué)位論文基于無觸點開關(guān)的有載調(diào)壓控 制系統(tǒng)與方法研究，是本人在華北電力大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間，在導(dǎo)師指導(dǎo)下 進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果。據(jù)本人所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝 之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得華 北電力大學(xué)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志 對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 學(xué)位論文作者簽名：日 關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的說明 本人完全了解華北電力大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有 權(quán)保管、并向有關(guān)部門送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s 印或其它復(fù)制手段復(fù)制并保存學(xué)位論文；學(xué)?？稍试S學(xué)位論文被查閱或借閱； 學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的，復(fù)制贈送和交換學(xué)位論文：同意學(xué)?？梢杂貌煌?方式在不同媒體上發(fā)表、傳播學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。 ( 涉密的學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定) 導(dǎo)師簽名： 日菇五 旌一 鑠 期 簽 者 ， 仁 日 憎，0，霉“雩備，；，i。；摹鼉蔫疊蔓j重舅蓉曩1f毒”，。l一霉差墨，-靜囊警，熏毒i卜產(chǎn) l 毋- 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 目前國內(nèi)外的電力系統(tǒng)中普遍采用傳統(tǒng)機械型的有載調(diào)壓方式進(jìn)行調(diào)壓，但 是此種調(diào)壓方式存在燃弧、調(diào)壓響應(yīng)速度慢、機械故障率高等弊端，已不能適應(yīng) 當(dāng)今社會的發(fā)展。鑒于此本文利用d s p 作為控制器，結(jié)合晶閘管開關(guān)設(shè)計出一種 無觸點有載調(diào)壓裝置，為了解決調(diào)壓過程中沖擊電流的問題，通過單相實驗驗證 了電流過零觸發(fā)的控制策略，并推導(dǎo)出無觸點有載調(diào)壓的三相控制策略，且對無 觸點有載調(diào)壓的過渡過程進(jìn)行了理論研究，最后通過仿真和不同負(fù)載條件下的三 相實驗驗證了此控制策略的正確性。 關(guān)鍵詞：有載調(diào)壓，無觸點，晶閘管開關(guān)，沖擊電流。 a b s t r a ct o l t c ( o n - l o a dt a pc h a n g e ) o ft r a d i t i o n a lm e c h a n i c a ls t y l ei sc o m m o n l yu s e di n p o w e rs y s t e m sa l lo v e rt h ew o r l da tp r e s e n t h o w e v e r , t h a to l t cm e t h o di so f s o m e d e f e c t ss u c ha sa r c i n g ，s l o wr e g u l a t i o nr e s p o n s e ，h i g hp r o b a b i l i t yo fm e c h a n i c a l f a i l u r e ss ot h a ti tc a nn o tm e e tt h ed e v e l o p m e n tr e q u i r e m e n t so fm o d e ms o c i e t y t h i s t h e s i sm a i n l yd e s i g n e dac o n t a c t l e s so l t cd e v i c eu s i n gt h ed s pa st h ec o n t r o lu n i t a n dt h y r i s t o rs w i t c h e r , i no r d e rt os o l v et h ep u l s ec u r r e n tp r o b l e mi no l t cp r o c e s s ， t h i st h e s i st h r o u g has i n g l e - p h a s ee x p e r i m e n t a lv e r i f i c a t i o no ft h ez e r oc u r r e n tc u t t i n g o f fc o n t r o ls t r a t e g y , a n dd e r i v et h et h r e e - p h a s ec o n t r o ls t r a t e g yo ft h ec o n t a c t l e s s o l t c ，a n dr e s e a r c ht h et r a n s i e n tp r o c e s so ft h ec o n t a c t l e s so l t co nf u n d a m e n t a l i n t h ef i n a lp a r to ft h i sp a p e r , t h i sm e t h o dw a sv e r i f i e db yn u m e r i c a ls i m u l a t i o na n d s o m et h r e e p h a s et e s t so fd i f f e r e n tl o a dc o n d i t i o n c a ib o ( e l e c t r i cm a c h i n e sa n de l e c t r i ca p p a r a t u s ) d i r e c t e db yp r o f c u ix u e s h e n k e yw o r d s ：o l t c ，c o n t a c t l e s s ，s w i t c h e r , p u l s ec u r r e n t i k i，一 華北電力人學(xué)碩十學(xué)位論文 目錄 中文摘要 英文摘要 第一章緒論1 1 1 論文研究背景1 1 2 變壓器有載調(diào)壓的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀2 1 3 本文研究的主要內(nèi)容和工作3 第二章無觸點有載調(diào)壓裝置的設(shè)計及控制策略的研究5 2 1 有載調(diào)壓方案的選擇5 2 2 無觸點有載調(diào)壓裝置的設(shè)計7 2 2 1 無觸點有載調(diào)壓裝置主電路的設(shè)計8 2 2 2 無觸點有載調(diào)壓裝置的硬件設(shè)計8 2 3 無觸點有載調(diào)壓的控制策略的研究1 3 2 3 1 無觸點有載調(diào)壓沖擊電流產(chǎn)生的原因及其控制策略1 3 2 3 2 單相實驗1 4 2 3 三相控制策略1 9 2 4 本章小結(jié)2 0 第三章有載調(diào)壓過渡過程的研究2 l 3 1 在a b c 坐標(biāo)系下變壓器的電壓方程2 l 3 1 1 磁鏈方程。2 l 3 1 2 電壓方程2 2 3 2 過渡過程的理論研究2 3 3 2 1 接入調(diào)壓繞組的過渡過程2 4 3 2 2 切除調(diào)壓繞組的過渡過程2 8 3 3 過渡過程的仿真波形3 1 3 4 本章小結(jié)3 1 第四章無觸點有載調(diào)壓的軟件實現(xiàn)和實驗研究3 3 4 1 無觸點有載調(diào)壓裝置的軟件設(shè)計3 3 4 。1 1 系統(tǒng)主程序3 3 4 1 2 中斷處理程序3 4 4 1 3 故障處理程序3 4 4 2 無觸點有載調(diào)壓的實驗研究3 5 4 2 1 實驗平臺3 5 4 2 2 無觸點有載調(diào)壓的實驗研究3 7 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 4 3 本章小結(jié)4 2 第五章結(jié)論與展望4 3 5 1 結(jié)論4 3 5 2 展望4 3 參考文獻(xiàn)4 5 致謝4 9 在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研的情況5 0 i i i 一 華北電力入學(xué)碩士學(xué)位論文 1 1 論文研究背景 第一章緒論 電網(wǎng)中電壓是重要的運行參數(shù)。為了滿足電能傳輸和使用的安全經(jīng)濟(jì)運行以 及電氣設(shè)備制造的需要，電力主管部門規(guī)定了在電能的產(chǎn)生、傳輸和消耗過程中 不同的電壓等級和相應(yīng)的電壓標(biāo)準(zhǔn)。電網(wǎng)的每一個節(jié)點電壓都伴隨負(fù)荷的變化而 變化，電能在從電源經(jīng)過輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)傳輸?shù)接脩舻倪^程中將產(chǎn)生一定的功率 損耗和電壓損耗，越遠(yuǎn)離電源的節(jié)點，其電壓偏差越大。在同一個電壓等級下， 實際運行電壓有效值與額定電壓有效值的偏差的大小直接影響電氣設(shè)備的使用 效率和使用壽命，影響電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運行，電壓偏差越大，不利的影響越嚴(yán)重。 為了保證輸、配、用電設(shè)備具有較高的使用效率和使用壽命，電力系統(tǒng)規(guī)定了不 同電壓等級的電壓水平，并通過調(diào)壓的手段，維持電網(wǎng)各節(jié)點電壓長期連續(xù)運行 在相應(yīng)的電壓水平內(nèi)。 電壓也是衡量電能質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。為了確保用戶的供電電壓質(zhì)量，世 界各國都制定了相應(yīng)的電壓質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，我國制定的關(guān)于電能質(zhì)量五項標(biāo)準(zhǔn)中，有 四項標(biāo)準(zhǔn)與電壓質(zhì)量有關(guān)，即：電能質(zhì)量一供電電壓允許偏差g b l 2 3 2 5 - - 9 0 、 電能質(zhì)量一三相電壓允許不平衡度g b t 1 5 5 4 3 9 5 、電能質(zhì)量一公用電網(wǎng)諧 波g b t 1 4 5 4 9 9 3 、電能質(zhì)量一電壓允許波動和c i j 變g b l 2 3 2 6 9 0 。其中， 關(guān)于電壓允許偏差的標(biāo)準(zhǔn)尤為重要，因為電壓偏差的大小直接影響工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn) 的質(zhì)量和產(chǎn)量，影響人們的正常工作和生活，影響電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運行【2 3 j 。 在低壓配電網(wǎng)中，配電變壓器二次側(cè)往往只需要對一個或者多個用電設(shè)備提 供電源( 如抽油機) ，那么電壓偏差的大小更加直接的影響到用電設(shè)備的穩(wěn)定和 壽命，同時也影響到工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)量，可以說保持電壓的穩(wěn)定是電力 系統(tǒng)中一個及其重要的環(huán)節(jié)。 為了解決電壓的波動對用電設(shè)備乃至電網(wǎng)安全的影響，目前電力系統(tǒng)常用的 調(diào)壓方法有：發(fā)電機調(diào)壓、無功補償調(diào)壓、改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)調(diào)壓和變壓器調(diào)壓等。 發(fā)電機調(diào)壓是發(fā)電機在其額定電壓的+ 5 以內(nèi)調(diào)整其端電壓，以滿足近距離的 機端負(fù)荷和直送負(fù)荷穩(wěn)定電壓供電的需要。但是在低壓配電網(wǎng)中調(diào)壓往往需要正 負(fù)調(diào)節(jié)，且范圍往往不止+ 5 。無功補償調(diào)壓是利用無功補償設(shè)備，例如：調(diào) 相機、并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器和各類靜止補償器等，通過發(fā)出或吸收無功功率 平衡電力系統(tǒng)的無功功率不足或過剩引起的電壓幅值上下波動，達(dá)到穩(wěn)定電壓和 減少線損的目。改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)調(diào)壓是通過改變電網(wǎng)的導(dǎo)線截面、改變電網(wǎng)的接線 華北電力人學(xué)碩士學(xué)位論文 方式、并列運行變壓器的臺數(shù)、改變可改變電網(wǎng)參數(shù)的接入設(shè)備的參數(shù)等。無論 是無功補償調(diào)壓還是改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)調(diào)壓都是針對高壓或中壓配電網(wǎng)，對于低壓配 電網(wǎng)且配電變壓器二次側(cè)直接接用電設(shè)備的情況下，這兩種調(diào)壓方式在電網(wǎng)經(jīng)濟(jì) 運行中顯得很不“協(xié)調(diào) 。變壓器調(diào)壓是通過改變變壓器的電壓比實現(xiàn)調(diào)壓的。 變壓器調(diào)壓分兩類：無級調(diào)壓和分級調(diào)壓。無級調(diào)壓是采用感應(yīng)調(diào)壓、移圈調(diào)壓、 移芯調(diào)壓和滑動接觸的自耦調(diào)壓等方法改變電壓比。無級調(diào)壓能使調(diào)壓做到非常 一 精確，但是針對一個小的低壓配電系統(tǒng)未免顯得過分“昂貴 。分級調(diào)壓通常是 通過改變變壓器的分接頭來改變變壓器的電壓比，升高或降低次級繞組的電壓， 到穩(wěn)定電壓的目的。變壓器分級調(diào)壓具有兩種方式：無勵磁分級調(diào)壓和有載分級 調(diào)壓，無勵磁分級調(diào)壓是變壓器停電調(diào)換分接頭改變電壓比，達(dá)到調(diào)整次級繞組 的電壓的目的。由于無勵磁調(diào)壓需要停電，不能根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)電壓，所以它 僅適用于可以短時間停電( 幾分鐘至幾十分鐘) ，而且不需要經(jīng)常調(diào)壓的場合， 這種調(diào)壓方式在電力系統(tǒng)中使用越來越少。有載分級調(diào)壓是根據(jù)負(fù)荷變化，帶負(fù) 荷運行切換其分接開關(guān)改變電壓比。有載分級調(diào)壓范圍大，調(diào)壓原理簡單，且經(jīng) 濟(jì)適用。因此在低壓配電網(wǎng)中選擇有載調(diào)壓是一種較為理想的調(diào)節(jié)電壓促使電網(wǎng) 正常運行的調(diào)壓方式1 4 5 ，6 】。 1 2 變壓器有載調(diào)壓的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 早期的變壓器有載凋壓技術(shù)以機械型有載分接開關(guān)的技術(shù)水平為標(biāo)志。二十 年代初，日美及歐洲的許多國家開始研制和使用有載分接開關(guān)，當(dāng)時有載分接開 關(guān)的容量較小，限流元件有電抗器和電阻兩種，其中美國主要以電抗器為主，但 隨著有載分接開關(guān)的容量增大，使用電抗器已不經(jīng)濟(jì)，因而逐漸被電阻限流的有 載分接開關(guān)代替。德國m r ( m a s c h i n e n f a b r i kr e i n h a u s e ng m b h ) 公司在1 9 2 7 年 研制出電阻器型有載分接開關(guān)( o n 1 0 a dt a p c h a n g e rw i t hc u r r e n tl i m i t i n gr e s i s t o r s ) ， 與電抗器型有載分接開關(guān)相比，具有耗材少、體積小、電弧時間短、觸頭壽命長 等優(yōu)點，因而，電阻器型有載分接開關(guān)的應(yīng)用比電抗器型有載分接開關(guān)的應(yīng)用更 普及【7 j 。但隨著電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大、結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，保證電壓質(zhì)量的難 度越來越大，機械型有載分接開關(guān)調(diào)壓方式已經(jīng)暴露出明顯的不足，它存在由機 械觸頭帶來的三個難以解決的固有問題：分接頭切換過程中產(chǎn)生電??；調(diào)壓 響應(yīng)速度慢，滯后1 0 0 毫秒至幾秒鐘；機械傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，維護(hù)量 大【8 】o 二十世紀(jì)六十年代電力電子技術(shù)迅速發(fā)展，新型的高電壓、大功率電力電子 器件進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用，為了解決變壓器有載分接開關(guān)在調(diào)壓過程中機械觸頭燃弧 的問題，而又不增加過多的資金投入，人們開始研究采用高電壓、大功率電力電 2 華北電力大學(xué)碩+ 學(xué)位論文 子器件輔助機械型有載分接開關(guān)調(diào)壓。文獻(xiàn)7 提出了一種利用電力電子輔助機械 型有載開關(guān)來進(jìn)行調(diào)壓的有載調(diào)壓方式，電力電子開關(guān)僅僅在有載調(diào)壓過程中起 過渡作用，用來解決傳統(tǒng)機械開關(guān)帶來的燃弧問題。9 6 年，駱平申請一種變壓 器有載分接開關(guān)的專利，用于電力變壓器的有載調(diào)壓，也是基于此原理。盡管電 力電子輔助機械型有載開關(guān)來進(jìn)行調(diào)壓的有載調(diào)壓方式能夠很好的解決機械型 有載分接開關(guān)在有載調(diào)壓過程中燃弧的問題，但是機械型有載分接開關(guān)在調(diào)壓過 程中，調(diào)壓響應(yīng)速度慢、機械故障率高等問題并沒有得到充分的解決。為了進(jìn)一 步解決變壓器有載調(diào)壓的調(diào)壓響應(yīng)速度和降低故障率，人們從二十世紀(jì)九十年代 開始研究電力電子型有載分接開關(guān)，研究的主要內(nèi)容有：電力電子有載分接開關(guān) 結(jié)構(gòu)、開關(guān)拓?fù)?、采用電力電子器件的類型。m a i l a hn f 提出了利用單片機與 電力電子開關(guān)相結(jié)合的一種新的技術(shù)，利用全電力電子式有載分接開關(guān)進(jìn)行調(diào)壓 的有載調(diào)壓方式( 又稱無觸點開關(guān)的有載調(diào)壓方式) 。文獻(xiàn)6 也提出了一種利用 晶閘管做為有載分接開關(guān)進(jìn)行調(diào)壓的有載調(diào)壓方式。李曉明教授更是在前人的基 礎(chǔ)上總結(jié)出了一種連通拓?fù)浣M合狀態(tài)有載調(diào)壓方式不僅很好的解決了有載調(diào)壓 過程中調(diào)壓響應(yīng)速度慢、機械故障率高的問題，更進(jìn)一步的合理的分配了無觸點 有載調(diào)壓分接頭的位置。雖然電力電子型有載分接開關(guān)調(diào)壓具有調(diào)壓響應(yīng)速度快 ( 幾十毫秒) ，故障率低的優(yōu)點，且能夠解決傳統(tǒng)機械式有載分接開關(guān)的所有弊 端，但是電力電子器件用量較大，成本較高。此外，在電力電子分接開關(guān)的結(jié)構(gòu) 設(shè)計、控制系統(tǒng)與控制方法的設(shè)計等方面，如何考慮電力電子器件的耐壓水平、 運行的安全性和可靠性還有許多問題需要解決，所以，目前這種調(diào)壓方式還處于 研究階段1 0 1 1 1 。 目前關(guān)于無觸點有載調(diào)壓的研究主要存在兩個方面的不足，第一是有關(guān)有載 調(diào)壓的研究絕大部分是針對l o k v 以上的配電網(wǎng)，但是在電網(wǎng)中瞬間電流往往幾 百上千安，目前的電力電子器件很難承受如此大的電流，往往在抽頭切換過程中 加個過渡電阻來減小大電流對電力電子的器件的影響，這樣就增加了調(diào)壓響應(yīng)時 間且增加了控制的難度，但是在低壓配電網(wǎng)中電流比高壓配電網(wǎng)要小的多，現(xiàn)在 的電力電子器件完全可以承受，因此沒有必要增加過渡電阻，從而使響應(yīng)速度更 快，控制更加簡單。第二是對有載調(diào)壓的過渡過程的研究不夠細(xì)致入微，甚至沒 有一套完整合理的控制策略。本文主要針對這兩個方面做了深入的研究。 1 3 本文研究的主要內(nèi)容和工作 本文主要針對低壓配電網(wǎng)，特別是變壓器只接單個或幾個用電設(shè)備的情況 下，研究無觸點開關(guān)做為有載分接開關(guān)的有載調(diào)壓系統(tǒng)和控制方法。本文的內(nèi)容 和工作主要有以下幾方面： 華北電力人學(xué)碩+ 學(xué)位論文 1 本文在前人研究的基礎(chǔ)上選擇了全電力電子開關(guān)做為有載調(diào)壓的分接開關(guān)， ， 在單相實驗研究的基礎(chǔ)上系統(tǒng)分析了用晶閘管實現(xiàn)有載調(diào)壓軟切換的控制方法， 進(jìn)一步推導(dǎo)出三相分相投入的控制策略。 2 對三相變壓器又在調(diào)壓的過渡過程進(jìn)行了理論研究，并通過仿真驗證了分 相切換控制策略的正確性。 3 設(shè)計制作了以電力電子開關(guān)作為有載分接開關(guān)的無觸點有載調(diào)壓裝置，通過 。一 三相實驗進(jìn)一步驗證分相切換控制策略的正確性。 4 一 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章無觸點有載調(diào)壓裝置的設(shè)計及控制策略的研究 變壓器有載調(diào)壓是通過改變變壓器原副邊的匝數(shù)比即變比來達(dá)到調(diào)節(jié)電壓 的目的，這也是有載調(diào)壓的原理n 3 。但具體怎么調(diào)壓以及調(diào)壓過程中將會遇到怎 樣的問題這就是本章所要涉及的內(nèi)容。 2 1 有載調(diào)壓方案的選擇 由前文可知變壓器調(diào)壓可以分為無級調(diào)壓和分級調(diào)壓，而無級調(diào)壓和有載分 級調(diào)壓都可以應(yīng)用于有載調(diào)壓，其中無級調(diào)壓是采用感應(yīng)調(diào)壓、移圈調(diào)壓、移芯 調(diào)壓和滑動接觸的自耦調(diào)壓等方法改變電壓比。無級調(diào)壓能使調(diào)壓做到非常精 確，但是針對一個小的低壓配電系統(tǒng)特別是副邊只接單一用電設(shè)備的調(diào)壓系統(tǒng)未 免顯得過分“昂貴 ，因此本文不予采用。而有載分級調(diào)壓又可以分電力電子輔 助機械型有載調(diào)壓和全電力電子型有載調(diào)壓。下面分別介紹這兩種調(diào)壓方案，通 過對比選出本文的解決方案。 方案一：電力電子輔助機械型 電力電子輔助機械型有載調(diào)壓變壓器有很多種，但是其的工作方式基本相 同，其原理是利用電力電子開關(guān)與機械開關(guān)并聯(lián)配合使用，當(dāng)接通電路時，先接 通電力電子開關(guān)后接通機械開關(guān)；當(dāng)斷開電路時，先斷開機械開關(guān)后斷開電力電 子開關(guān)，電力電子開關(guān)在調(diào)壓過程中所起的是過渡作用，這樣主要是避免了機械 分接開關(guān)頻繁接通和切斷高電壓下的大電流而引起的燃弧，而機械開關(guān)充當(dāng)了有 載分接開關(guān)。圖2 1 就是一種電力電子輔助機械型有載調(diào)壓變壓器的單相電路圖， 其中s 最是機械開關(guān)，a 、b 、c 為電力電子開關(guān)，d 為輔助變壓器主要是防止 在調(diào)壓過程中電流變化過大。 圖2 - i 電力電了輔助機械型有載調(diào)壓變壓器 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 其工作流程如下，假設(shè)正常工作狀態(tài)下機械開關(guān)是、甌和電力電子開關(guān)c 是閉合的，如果副邊電壓u ，過高，這時需要增加原邊的調(diào)壓繞組使副邊電壓恢復(fù) 到正常值，首先閉合機械開關(guān)& ，然后等到電流過零點斷開電力電子開關(guān)c ，閉 合電力電子開關(guān)b ，這時斷開機械開關(guān)墨，在下一個電流過零點斷開電力電子開 關(guān)b 同時閉合電力電子開關(guān)a ，然后閉合機械開關(guān)& ，在下一個過零點將電力 電子開關(guān)a 斷開，同時閉合電力電子開關(guān)c ，最后斷開機械開關(guān)墨，這樣就完 成了一次有載調(diào)壓，并且調(diào)壓過程中沒有燃弧現(xiàn)象產(chǎn)生。 方案- - - ：全電力電子型 全電力電子型有載調(diào)壓變壓器顧名思義就是把電力電子開關(guān)作為有載分接 開關(guān)，利用電力電子開關(guān)代替機械開關(guān)在有載調(diào)壓過程中的作用，其有載調(diào)壓變 壓器單相原理圖如圖2 - 2 所示： k & 圖2 2 全電力電予型有載調(diào)壓變壓器 如圖2 - 2 所示有載調(diào)壓變壓器一次側(cè)又主繞組和調(diào)壓繞組組成，k 一七。為電 力電子有載分接開關(guān)，每兩個有載分接開關(guān)之間是變壓器的調(diào)壓繞組，通過閉合 或斷開不同的開關(guān)來增加或減少變壓器原邊的繞組達(dá)到改變原副邊變壓器變比 的目的，從而調(diào)節(jié)副邊電壓的大小，具體的有載調(diào)壓過程簡述如下： 以k 。和k ，動作為例，首先假設(shè)變壓器正常工作時開關(guān)k 閉合，其余開關(guān)斷 開，當(dāng)副邊電壓u ，高于負(fù)載的額定電壓時，為了使負(fù)載在額定電壓下j 下常工作， 那么就需要斷開開關(guān)k ，同時閉合開關(guān)島，這樣變壓器原副邊變比增大，使得副 一 邊電壓u ，減小為負(fù)載的額定電壓，此有載調(diào)壓過程為接入調(diào)壓繞組。假設(shè)變壓器 正常工作時開關(guān)k ，閉合，其余開關(guān)斷開，當(dāng)副邊電壓u ，低于負(fù)載的額定電壓時， 為了使負(fù)載在額定電壓下正常工作，那么就需要斷開開關(guān)島，同時閉合開關(guān)廄， 這樣變壓器原副邊變比減小，使得副邊電壓u ，增大為負(fù)載的額定電壓，此有載調(diào) 壓過程為切除調(diào)壓繞組。不論是接入調(diào)壓繞組還是切除調(diào)壓繞組可以看到電力電 華北電力大學(xué)碩十學(xué)位論文 子開關(guān)完全取代了機械開關(guān)的作用，由于電力電子開關(guān)沒有像機械開關(guān)一樣的接 觸點，因此全電力電子型有載調(diào)壓方式又稱為無觸點有載調(diào)壓，而其中的電力電 子有載分接開關(guān)又稱為無觸點有載分接開關(guān)。 通過以上描述可以看到，此兩種有載調(diào)壓方案都可以很好的解決有載調(diào)壓過 程中燃弧的問題，但是電力電子輔助機械型有載調(diào)壓方式不僅操作起來比較麻煩 不易控制，而且調(diào)壓過程中機械開關(guān)的動作也會造成一定的機械磨損使得裝置的 維護(hù)量加大，并且響應(yīng)時間過長不比傳統(tǒng)的機械式有載調(diào)壓具有多少優(yōu)勢，而無 觸點有載調(diào)壓不僅僅完全克服了上面問題，而且在價格上也并不比電力電子輔助 機械型貴多少，因此本人選擇無觸點有載調(diào)壓方式作為本文的研究方向。 2 2 無觸點有載調(diào)壓裝置的設(shè)計 無觸點有載調(diào)壓裝置主要包括微處理器、信號檢測電路、驅(qū)動電路和有 載調(diào)壓變壓器等四部分，如圖2 3 所示，其中有載調(diào)壓變壓器屬于主電路部 分，而微處理器、信號檢測電路和驅(qū)動電路屬于控制回路也就是硬件設(shè)計部 分。 圖2 - 3 無觸點有載調(diào)壓裝置原理圖 無觸點有載調(diào)壓裝置的工作原理是通過不斷的檢測負(fù)載兩端的電壓大 小，反饋到微處理器，通過微處理器判斷電壓是否在額定電壓范圍，如果超 出這個范圍便結(jié)合電源端三相電流信號的檢測，通過微機處理器內(nèi)部的處理 給驅(qū)動電路信號，控制有載調(diào)壓變壓器原邊有載分接開關(guān)的通斷。 7 華北電力人學(xué)碩士學(xué)位論文 2 2 1 無觸點有載調(diào)壓裝置主電路的設(shè)計 無觸點有載調(diào)壓裝置的主電路設(shè)計主要是對有載調(diào)壓變壓器的有載分 接開關(guān)的設(shè)計，由于本文研究的無觸點有載調(diào)壓需要解決分接頭切換過程中產(chǎn) 生電弧，調(diào)壓響應(yīng)速度慢，機械傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，維護(hù)量大等弊端，因 此選用反并聯(lián)晶閘管作為有載分接開關(guān)的一種無觸點有載調(diào)壓方式，其主電路如 圖2 - 4 所示。 u 1 昌u 邊 2 a u 2 圖2 _ 4 無觸點有載調(diào)壓裝置主電路圖 2 。2 2 無觸點有載調(diào)壓裝置的硬件設(shè)計 無觸點有載調(diào)壓裝置的硬件部分包括微處理器、信號檢測電路和驅(qū)動電 路其中微處理器采用t i 公司的t m s 3 2 0 f 2 8 1 2 芯片，信號檢測電路由電壓與 電流互感器以及信號調(diào)理電路組成。 1 、d s p 2 8 1 2 的硬件設(shè)計 無觸點有載調(diào)壓裝置的核心部分是微機控制電路，該部分的功能是將各 種信號進(jìn)行數(shù)學(xué)運算和邏輯判斷，使控制系統(tǒng)各個部分協(xié)調(diào)運行?？梢?，微 機控制芯片的性能將對控制器起著決定性的作用。t i 公司的t m s 3 2 0 f 2 8 1 2 提 供了強大的計算能力，最高運行速度可達(dá)1 5 0 m i p s ，具備足夠大的存儲器容 量、足夠快的運算速度、足夠強大的邏輯判斷能力和通訊功能等，完全滿足 本系統(tǒng)設(shè)計所要求的微機控制能力，所以本系統(tǒng)選用t i 公司的t m s 3 2 0 f 2 8 1 2 作為控制芯片。 t m s 3 2 0 f 2 8 1 2 的結(jié)構(gòu)、性能和優(yōu)點有： 華北電力人學(xué)碩士學(xué)位論文 1 采用高性能c m o s 技術(shù)，1 5 0 m h z 振蕩頻率( 6 6 7 n s 指令周期) ；低功耗設(shè)計 ( 1 9 v 內(nèi)核 1 5 0 m h z ，3 3 v 的i o 引腳) ；3 3 v 的f l a s h 電壓。 2 高性能3 2 位c p u ，哈佛總線結(jié)構(gòu)，強大的操作能力；快速中斷響應(yīng)和處理； 統(tǒng)一的寄存器編程模式；4 兆字的線性程序地址；4 兆字的數(shù)據(jù)地址； t m s 3 2 0 f 2 4 x l f 2 4 0 x 處理器源代碼兼容； 3 片內(nèi)高達(dá)1 2 8 k 的f l a s h 程序存儲器；兩塊6 4 k 的單存取r a m ：一塊1 2 8 k 的 s a r a m 和兩塊1 6 k 的s a r a m ； 4 外圍中斷擴(kuò)展功能可支持4 5 個外圍中斷； 5 串行接口外圍，s p i ；兩個s c i ：標(biāo)準(zhǔn)u a r t 接口；增強型c a n 總線； 6 可達(dá)5 6 個獨立可編程的多路通用輸入輸出( g p i o ) 引腳； 7 先進(jìn)的仿真特性，分析和斷點功能；硬件實時調(diào)試； 8 時鐘和系統(tǒng)控制，支持動態(tài)改變鎖相環(huán)( p l l ) 的參數(shù)值；片內(nèi)振蕩器； 看門狗定時器模塊： 9 3 個3 2 位c p u 定時器；以及3 個外部中斷 1 0 外部接口，可達(dá)l m 的存儲器空間，可編程的等待狀態(tài)；可編程的讀寫選 通定時。 圖2 5d s p 控制系統(tǒng)框圖 基于t m s 3 2 0 f 2 8 1 2 的硬件資源，考慮本系統(tǒng)的實際需求，設(shè)計的控制系 統(tǒng)框圖如圖2 5 所示，d s p 作為控制系統(tǒng)的核心部分，起到檢測與控制的作用。 a d 7 6 5 6 采樣電壓檢測和電流檢測信號后給d s p 實時計算和判斷，d s p 輸出控 制系統(tǒng)驅(qū)動晶閘管和接觸器導(dǎo)通或者關(guān)斷。其中t m s 3 2 0 f 2 8 1 2 與a d 7 6 5 6 接 口電路如圖2 6 所示，a d 7 6 5 6 是4 路1 6 位高性能a d 芯片，很好的保證了采樣 的同時性，為本文空間向量方法采樣電源參數(shù)提供了良好的基礎(chǔ)。 9 華北電力人學(xué)碩士學(xué)位論文 d v d d t + 3 v d r a d cr s t r s tw r p w m lc o n a b c 】s t d b y r er d i sc sh s s e l i n t lb u s ys e r d 0 d a 0 】r a n g e d l ! d a 1 5 】 w b v s sd g n d 上 圖2 - 6d s p 2 8 1 2 與a d 7 6 5 6 接口電路 2 、無觸點有載分接開關(guān)觸發(fā)電路的設(shè)計 實際上無觸點有載分接開關(guān)就是一種晶閘管開關(guān)，晶閘管經(jīng)過幾十年的 發(fā)展，其觸發(fā)脈沖有寬脈、雙窄脈沖及脈沖列三種方式，對于電感性負(fù)載或 電動機負(fù)載應(yīng)采用脈沖列觸發(fā)，其觸發(fā)要求為【4 6 】： ( 1 ) 觸發(fā)電路輸出的電壓和電流應(yīng)大于元件的門極觸發(fā)電壓( u g ) 和 觸發(fā)電流( i a ) ，并應(yīng)考慮門極特性的分散性及溫度的影響。根據(jù)觸發(fā)電路的 不同，輸出的觸發(fā)脈沖有帶峰尖的窄脈沖、矩形寬脈沖以及前沿可調(diào)、后沿 固定的強觸發(fā)脈沖等多種，如圖2 7 所示。脈沖的幅值應(yīng)大于元件的觸發(fā)電 流值，對尖脈沖的選取例如2 0 0 a 雙向晶閘管的i c o 4 a ，設(shè)計脈沖幅值時 取o 5 0 7 a 。對強觸發(fā)脈沖電流尖峰值一般為( 3 5 ) i g 。設(shè)計電路時，觸發(fā) 電流、電壓不宜過大，以免損壞門極。 圖2 - 7 幾種類型的脈沖波形圖 ( 2 ) 雙向晶閘管截止時，觸發(fā)電路輸出的電壓應(yīng)小于元件的門極不觸 發(fā)電壓，保證元件能可靠截止一般應(yīng)小于0 1 5 o 2 v 。 ( 3 ) 觸發(fā)脈沖的上升前沿要陡。這樣一方面可以使觸發(fā)時問準(zhǔn)確，另 一方面則可縮短元件的開通時間，減少開通時問的功耗。因此一般觸發(fā)脈沖 的前沿陡度要求在1 0 us 以下，如采用強觸發(fā)脈沖，則可達(dá)到lus 左右。通 常，在交流電力電子開關(guān)中，觸發(fā)電路大多是采用強觸發(fā)脈沖。 ( 4 ) 觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的寬度，雙向晶閘管從門極施加觸發(fā)信號起， 至元件完全開通要有一定的時問，丌通時間一般在6us 以下，它由延遲時間 1 0 華北電力人學(xué)碩+ 學(xué)位論文 和上升時間兩部分組成，故觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)大于此值，對于電感性負(fù)載， 脈沖寬度還應(yīng)加大。一般采用后沿固定，前沿可調(diào)脈沖寬度6 = 1 8 0 。一口的寬 脈沖。 ( 5 ) 觸發(fā)脈沖應(yīng)與電子晶閘管開關(guān)主電路的電源電壓同步。觸發(fā)電路 必須保證其輸出脈沖相位與一個具體的輸入信號相對應(yīng)，并且在每個半周中 相對零點具有一致的相位。這就規(guī)定了觸發(fā)電路必須具備同步環(huán)節(jié)。并且這 個輸入同步信號一定要與被觸發(fā)元件所要求的相位一致。 ( 6 ) 觸發(fā)電路必經(jīng)保證輸出足夠的觸發(fā)功率( 電壓、電流及脈沖寬度) ， 以適應(yīng)晶閘管控制極參數(shù)的分散性和觸發(fā)電路所用的電子元器件在規(guī)定工 作溫度范圍內(nèi)的可變性。一般在不超出晶閘管標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的控制極平均與瞬時 電壓、電流與功率的前提下，宜加大控制極功率數(shù)據(jù)。這有利與減少導(dǎo)通時 間及開通損耗。在電感負(fù)載時還要求觸發(fā)脈沖具有適當(dāng)?shù)膶挾?，以期在脈寬 時間內(nèi)主端電流已經(jīng)超過觸發(fā)啟動電流，使晶閘管得以可靠的導(dǎo)通。 ( 7 ) 對高壓及大容量晶閘管開關(guān)必然要采用晶閘管串并聯(lián)方案。此時 應(yīng)力求被串并聯(lián)或并聯(lián)的晶閘管在同一瞬間導(dǎo)通。否則對并聯(lián)電路，先導(dǎo)通 晶閘管將承擔(dān)與并聯(lián)支路數(shù)成正比倍數(shù)的電流和電流上升率d i d t ；對串聯(lián) 電路，后導(dǎo)通的晶閘管將受到由先導(dǎo)通晶閘管轉(zhuǎn)加的電壓和電流上升率 如出。因此晶閘管并聯(lián)接時往往采用強觸發(fā)，強觸發(fā)的脈沖波形包括脈沖 前沿、脈沖寬度和脈沖持續(xù)時間。脈沖前沿，要求在該段時間中脈沖電流上 升速度大于0 5 a l as 。強觸發(fā)脈沖寬度，要求大于5 0 l as 。觸發(fā)脈沖持續(xù)時間， 要求5 5l as 。波形為強觸發(fā)脈沖幅值，可取觸發(fā)電流的2 - - 4 倍，但應(yīng)小于最 大控制極電流。強觸發(fā)脈沖持續(xù)電流應(yīng)大于晶閘管最低工作溫度時需要的觸 發(fā)電流值。 本系統(tǒng)采用脈沖列觸發(fā)的方式，為了保證晶閘管可靠觸發(fā)，在本系統(tǒng)中， 觸發(fā)脈沖序列的產(chǎn)生由5 5 5 輸出脈沖信號，觸發(fā)電路中的脈沖變壓器電路圖 如圖2 8 所示。d s p 輸出控制信號與脈沖列信號經(jīng)過或非門后，通過m o s f e t 進(jìn)行功率放大，然后將放大的信號送入脈沖變壓器，為了抑制觸發(fā)電路對d s p 造成的干擾，應(yīng)在d s p 輸出端加光電耦合器進(jìn)行隔離。 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 一 d 1 0 i3 一 d 1 i 皇2 r 7 0 q # j- 一 4 1 圖2 8 觸發(fā)電路中的脈沖變壓器電路 3 、互感器電路設(shè)計 電壓和電流的檢測信號來自電壓互感器和電流互感器，電源原理圖如圖 2 - 9 和2 - 1 0 所示。輸出信號經(jīng)過調(diào)理后獲得一個交流電壓信號，此信號作為系 統(tǒng)判斷電源故障等時的信號。由于在設(shè)計時取樣電阻值比較小，因此保證了 交流電壓信號限制在a d 7 6 5 6 采樣電壓1 0 v 1 0 v 范圍內(nèi)。 輸入i 嗽 t l 圖2 9 電壓互感器及其調(diào)理電路 圖2 一l o 電流互感器及其調(diào)理電路 v n o 華北電力入學(xué)碩十學(xué)位論文 2 3 無觸點有載調(diào)壓的控制策略的研究 2 3 1 無觸點有載調(diào)壓沖擊電流產(chǎn)生的原因及其控制策略 本文研究的無觸點有載調(diào)壓裝置為了控制成本選擇反并聯(lián)晶閘管作為有載 分接開關(guān)，而晶閘管屬于半控器件，也就是說單片機給其觸發(fā)信號只能控制其實 時導(dǎo)通，其關(guān)斷必須在流過晶閘管的電流過零點，因此必須探討其特定的控制策 略。 以接入繞組為例，由電機學(xué)和圖2 2 可得變壓器穩(wěn)態(tài)運行的等效電路如 圖2 1 1 所示： f i l l l 圖2 - 11 變壓器穩(wěn)態(tài)運行的等效電路 厶和r i 為主繞組的電感和電阻值厶。和r 。分別為分接開關(guān)k 。和如之間調(diào)壓 繞組的電感和電阻值。由于負(fù)載運行時， i i 1 0 ，為了簡單可以忽略勵磁阻 抗的作用，因此變壓器穩(wěn)態(tài)運行的簡化等效電路如圖2 1 2 所示： r l l 圖2 1 2 變壓器穩(wěn)態(tài)運行的簡化等效電路 令原邊的電壓為u = s i n ( c o t + 0 ) ，原邊的電流為，由圖2 1 2 可以得到： ( r 1 + r 。+ 砭+ j r ：) + ( 厶+ 厶，+ 厶+ t ) ! = s i n ( c o t + 秒) 令r + 蜀l + 砭+ 尺：為r 、l i + 厶。+ t + t 為，解此方程有： ，一生 rr = f = = ；焉s i n ( o t + 護(hù)一口) + a e = ，ms i n ( c o t + 口一口) + a e 穩(wěn)態(tài)運行時t 專o o ，有： ( 2 1 ) ( 2 - 2 ) 華北電力人學(xué)碩士學(xué)位論文 = f = = 殺s i n ( t o t + o - a ) = 厶s i n ( c o t + 口一口) ( 2 3 ) 、( 越) 2 + r 2 其中：l = 7 去，口= a r c t a n ( c o l r ) ( 礎(chǔ)) 2 + r 2 由于晶閘管開關(guān)電流過零關(guān)斷的特點，當(dāng)單片機同時發(fā)出關(guān)斷和導(dǎo)通的控制 信號時，就會造成需要閉合的開關(guān)已導(dǎo)通但是需要斷開的并沒有即時的關(guān)斷，這 時就會在兩個開關(guān)之間形成一個閉合回路，產(chǎn)生一個環(huán)流f ，由圖2 - 2 得到： r i i a i + n li d a i = u s i n ( c o t + 秒) ( 2 4 ) 口z u 為兩分接開關(guān)之間的電壓，解此方程有： 一且f a i = m s i n ( c o t + o 一萬) + a e 厶， ( 2 5 ) 其中：a ：了些，萬：a r c t a n ( 鳩l 墨1 ) 、( 鳩1 ) 2 + r 。 由于r 。，厶，很小幾乎沒有，那么即使一個很小的u 都有一個比較大的址， 使得 l 。因為a i 自身就是個沖擊電流( 也稱環(huán)流) ，且 l ，那么即 使是不考慮衰減分量系數(shù)彳的大小，也可以得到a i 。那么就有可能損壞晶 閘管開關(guān)和線路，使得變壓器不能正常工作。因此為了避免上述情況的發(fā)生，本 文提出了兩種解決方案：一種是當(dāng)a u 等于零時同時關(guān)斷和導(dǎo)通晶閘管有載分接 開關(guān)，另一種是電流矗過零時導(dǎo)通晶閘管有載分接開關(guān)。在接入調(diào)壓繞組的前提 下，下面看看兩種控制方案的可行性。 采用第一種方案時，當(dāng)處在u 過零點這一時刻時，由于電壓為零回路中不 會有沖擊電流，但是由于晶閘管開關(guān)電流過零關(guān)斷的特點，電壓過零時需要斷開 的晶閘管有載分接開關(guān)k 。并不一定已經(jīng)斷丌，那么在下一個時刻u 不為零時依 然無法避免沖擊電流f 的產(chǎn)生，因此此策略并不可行。 采用第二種方案時，同樣是基于晶閘管開關(guān)電流過零關(guān)斷的特點，可以完全 保證需要導(dǎo)通的晶閘管有載分接開關(guān)如接到單片機的控制信號時，晶閘管有載分 接丌關(guān)k 已經(jīng)完全斷開，使得沖擊電流f 無從產(chǎn)生。 由此可見，第二種控制方案可以實行，同理也可以應(yīng)用到切除調(diào)壓繞組的過 程。 2 3 2 單相實驗 為了檢驗控制策略的可行性，本文利用一個容量為1 5 k v a 的三相多抽頭變壓 1 4 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 器的一相分別接純阻性負(fù)載和感性負(fù)載，接線方式以圖2 2 為準(zhǔn)，以接入調(diào)壓繞 組為例，在晶閘管有載分接開關(guān)毛電流過零點斷開的前提下，分別在電流過零點 前、電流過零點時和電流過零后三種情況下分別導(dǎo)通晶閘管有載分接開關(guān)島，得 到了不同情況下的電流波形圖。 1 、電流過零點前導(dǎo)通 以下圖形分別為接入調(diào)壓繞組的情況下，調(diào)壓變壓器副邊接純阻性負(fù)載和感 性負(fù)載，在電流過零點前導(dǎo)通晶閘管有載分接開關(guān)島時的電流波形圖。 t i m e ( m s ) 圖2 一1 3 純阻性負(fù)載接入調(diào)壓繞組時電流波彤 t i m e ( m s ) 圖2 - 1 4 感性負(fù)載接入調(diào)壓繞組時電流波形 2 、電流過零點時導(dǎo)通 以下圖形分別為接入調(diào)壓繞組的情況下，調(diào)壓變壓器副邊接純阻性負(fù)載和感 性負(fù)載，在電流過零點時導(dǎo)通晶閘管有載分接開關(guān)j ：時的電流波形圖。 _ m a 霉_ m a 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 一_ 薯 t i m e ( m s ) 圖2 一1 5 純阻性負(fù)載接入調(diào)壓繞組時電流波形 t l m e ( m s ) 圖2 一1 6 感性負(fù)載接入調(diào)壓繞組時電流波形 3 、電流過零點后導(dǎo)通 以下圖形分別為接入調(diào)壓繞組的情況下，調(diào)壓變壓器副邊接純阻性負(fù)載和 感性負(fù)載，在電流過零點后導(dǎo)通晶閘管有載分接開關(guān)如時的電流波形圖。 t i m e ( m s ) 圖2 1 7 純阻性負(fù)載接入調(diào)爪繞組時電流波形 1 6 6s_-a os_-a 華北電力人學(xué)碩士學(xué)位論文 t i m e ( m s ) 圖2 一1 8 感性負(fù)載接入調(diào)壓繞組時電流波形 由上述實驗結(jié)果可以看出當(dāng)晶閘管分接開關(guān)在電流過零點前接到單片機的 導(dǎo)通信號時，有載調(diào)壓過程中兩分接開關(guān)之間有很大的環(huán)流產(chǎn)生，是正常狀態(tài)下 的6 7 倍，如圖2 - 1 3 和2 - 1 4 所示。但是原邊電流f l 的沖擊并不大，大概不到正 常狀態(tài)下電流的一倍，如下圖所示： s 善 圖2 一1 9 純阻性負(fù)載接入調(diào)壓繞組時電流f l 的波形 圖2 2 0 感性負(fù)載接入調(diào)壓繞組時電流f 。的波形 當(dāng)晶閘管分接開關(guān)正好在電流過零點接到單片機的導(dǎo)通信號時，有載調(diào)壓過 程中電流波形平滑，無沖擊，如圖2 一1 5 和2 1 6 所示。 當(dāng)晶閘管有載分接開關(guān)在電流過零點后接到單片機的導(dǎo)通信號時，有載調(diào)壓 1 7 _西5 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 一_ 過程中電流波形并無沖擊電流產(chǎn)生，但是調(diào)壓過程中會出現(xiàn)斷流的情況，如圖 2 1 7 和2 一1 8 所示。這時需要考慮斷流對負(fù)載側(cè)電壓的影響，當(dāng)斷開較長時間后 導(dǎo)通晶閘管有載分接開關(guān)，負(fù)載兩端電壓波形如下圖所示： 2 孽 t i m e ( m s ) 圖2 2 1 純阻性負(fù)載接入調(diào)壓繞組時負(fù)載端電壓波形 t i m e ( m s ) 圖2 2 2 電感性負(fù)載接入調(diào)壓繞組時負(fù)載端電壓波形 當(dāng)斷丌較短時間( 十分之一個周期內(nèi)) 就導(dǎo)通晶閘管，負(fù)載兩端電壓波形如 下圖所示： t i m e ( m s ) 圖2 2 3 純阻性負(fù)載接入調(diào)壓繞組時負(fù)載端電壓波形 華北電力人學(xué)碩士學(xué)位論文 t i m e ( m s j 圖2 - 2 4 感性負(fù)載接入調(diào)壓繞組時負(fù)載端電壓波形 通過以上電壓波形圖可以看到，當(dāng)斷開時間比較長時，對負(fù)載電壓影響比較 大，導(dǎo)致負(fù)載不能正常工作，當(dāng)斷開時間比較短時，對負(fù)載電壓影響比不大，負(fù) 載能夠較正常的工作。 由上述分析不難得出在電流過零點前導(dǎo)通晶閘管有載分接開關(guān)雖然沖擊電 流f 很大，但是原邊電流f 。的沖擊并不是很大，可以在兩分解開關(guān)之間加限流電 阻來減小f 。在電流過零點時導(dǎo)通晶閘管有載分接開關(guān)可以完全避免沖擊電流 f 的影響，達(dá)到比較好的調(diào)壓目的。在電流過零點后導(dǎo)通晶閘管有載分接開關(guān) 如果能夠在比較短的時間內(nèi)( 十分之一個周期內(nèi)) 導(dǎo)通晶閘管有載分接開關(guān)亦能 使得調(diào)壓過程中沒有沖擊電流的產(chǎn)生，且負(fù)載能較正常工作?？梢钥吹皆诓徽撌?在電流過零點前，電流過零點時還是電流過零點后導(dǎo)通晶閘管有載分接開關(guān)都可 以通過相應(yīng)的方法有效的避免沖擊電流f 的影響，其中在電流過零點時導(dǎo)通晶 閘管有載分接開關(guān)的控制方案最簡單、有效，因此本文采用電流過零點時導(dǎo)通晶 閘管有載分接開關(guān)的控制策略來研究變壓器有載調(diào)壓的過渡過程。 2 3 三相控制策略 上述晶閘管有載分接開關(guān)的控制策略和實驗結(jié)果都是在單相的前提下取得 的，而目前工業(yè)用電基本都是三相電源，而且本文的無觸點有載調(diào)壓裝置也是針 對低壓配電網(wǎng)，而三相電源每相互差三分之一周期，如果只是在三相中的任意一 相電流過零點時導(dǎo)通晶閘管有載分接開關(guān)，另外兩相都電流必定不為零，因此按 照單相的控制策略可以推出必須在三相電流分別過零點時導(dǎo)通晶閘管有載分接 開關(guān)，才能夠完全避免沖擊電流的影響，而實際電流是按照a c b 的順序過零點 的，那么只有按照這個順序在a 相、c 相、b 相電流依次過零點時先后導(dǎo)通晶閘 管有載分接開關(guān)，也就是分相投入晶閘管有載分接開關(guān)，才能夠達(dá)到消除沖擊電 流f 的目的，這就是本文提出的在三相電源下無觸點有載分接開關(guān)的控制策略。 1 9 華北電力人學(xué)碩十學(xué)位論文 2 4 本章小結(jié) 本章選取無觸點有載調(diào)壓方式作為本文的研究方向，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了無觸 點有載調(diào)壓裝置的硬件部分，并且分析了晶閘管作為有載分接開關(guān)在有載調(diào)壓過 程中產(chǎn)生沖擊電流的原因，提出了在單相電源的情況下晶閘管有載分接開關(guān)的控 制策略，并通過單相實驗驗證了本策略的j 下確性，從而進(jìn)一步的提出了三相電源 下晶閘管有載分接開關(guān)的控制策略，為后面過渡過程的研究和- - t e t 實驗提供了理 論基礎(chǔ)。 2 0 華北電力人學(xué)碩十學(xué)位論文 第三章有載調(diào)壓過渡過程的研究 本文在上一章提出了三相電源下無觸點有載調(diào)壓的控制策略，本章將利用這 個結(jié)論在m a t l a b 的環(huán)境下