大功率聚變變流器短路試驗方法起草人

高格、張秀青、傅鵬、周奇、焦東亮、王志東、張明

中國科學院等離子體物理研究所、廈門科華恒盛股份有限公司、華中科技大學、榮信電力電子股份有限公司、合肥中科電器科學研究有限責任公司

本標準規(guī)定了額定容量20 MVA以上的使用晶閘管的大功率變流器短路試驗方法，包括相關(guān)專業(yè)術(shù)語的定義、短路試驗的要求、動穩(wěn)定能力試驗和熱穩(wěn)定能力試驗的試驗方法、測試流程及其合格判定準則。 本標準適用于核聚變電源應用領(lǐng)域，電解鋁應用領(lǐng)域的電壓超過1 000 V的大功率變流器短路試驗也可參考本標準。

針對變流器外部短路故障，給出故障電流的分析方法，提出短路試驗要求；

對動穩(wěn)定能力試驗，提出了器件等效試驗法，制定了測試流程和驗收準則；

對熱穩(wěn)定能力試驗，提出了直接試驗法和等效試驗法，制定了相應的測試流程和驗收準則。

本標準規(guī)定了額定容量超過20 MVA的使用晶閘管的大功率聚變變流系統(tǒng)集成測試的試驗條件、試驗方法、測試流程以及檢驗規(guī)范。 本標準適用于核聚變電源等領(lǐng)域的大功率變流器系統(tǒng)的集成性能測試。

本標準系統(tǒng)的提出了大功率聚變變流系統(tǒng)集成測試要求（環(huán)境、容許偏差、供電電網(wǎng)、負載、試驗項目以及運行模式分析），制定了大功率聚變變流系統(tǒng)集成測試的試驗方法、測試流程以及合格判定準則，填補了該領(lǐng)域的空白。

第1章緒論

1.1大功率變流器發(fā)展概述

1.2人功率變流器拓撲學進展

1.2.1普通變流器

1.2.2多重化結(jié)構(gòu)

1.2.3組合變流器

1.2.4多屯平變流器

1.2.5大功率變流器的應用綜述

1.3電流型多電平變流器的研究背景

1.3.1電流型多電平變流器是一個新的研究課題

1.3.2電流型多電平變流器的應用前景

1.3.3電流型多電平變流器的研究現(xiàn)狀

1.4大功率變流器的調(diào)制策略

1.4.1階梯波脈寬調(diào)制

1.4.2基于載波組的PWM技術(shù)

1.4.3多電平電壓空間矢量調(diào)制

1.4.4載波相移SPWM技術(shù)

1.4.5相移SVM技術(shù)

1.4.6滯環(huán)電流控制

1.4.7單周期控制

1.4.8其他控制方式

第2章CPsSPwM技術(shù)的理論研究

2.1自然采樣SPWM理論

2.1.1自然采樣的二邏輯sPWM理論

2.1.2自然采樣的三邏輯SPWM理論

2.2二邏輯相移sPWM技術(shù)的數(shù)學分析

2.2.1二邏輯相移SPWM技術(shù)的數(shù)學模型

2.2.2二邏輯相移SPWM技術(shù)的分析

2.3三邏輯相移SPWM技術(shù)的數(shù)學分析

2.3.1三邏輯相移SPWM技術(shù)的數(shù)學模型

2.3.2三邏輯相移SPWM技術(shù)討論

2.3.3相移SPWM技術(shù)的傳輸帶寬

2.4載波相移SPWM技術(shù)的基本原理及簡要數(shù)學分析

2.4.1載波相移SPWM技術(shù)的基本原理

2.4.2載波相移SPWM技術(shù)的簡單數(shù)學分析

2.4.3載波相移SPWM技術(shù)的擴展應用

2.5載波相移SPWM技術(shù)理論

2.5.1調(diào)制原理

2.5.2CPS-SPWM波形的組成

2.5.3CPS-SPWM的等效載波頻率

2.5.4CPS-SPWM組合變流器的線性度和傳輸帶寬

2.6CPS-SPWM技術(shù)與自然采樣SPWM技術(shù)的比較

2.7CPS-SPWM技術(shù)的評價

2.8CPS-SPWM技術(shù)的拓展應用

第3章CPS-SVM技術(shù)

3.1SVM技術(shù)的基本原理

3.1.1電壓空間矢量的概念

3.1.2三相逆變器的基本電壓矢量

3.1.3磁鏈跟蹤PWM的基本思想

3.1.4SVM技術(shù)的電壓采樣解釋

3.2SVM技術(shù)的調(diào)制方式

3.2.1SVM的基本調(diào)制算法

3.2.2SVM的兩種開關(guān)調(diào)制模式

3.2.3SVM波的顯化

3.3CPS-SVM技術(shù)的基本原理及分析

3.3.1載波相移與錯時采樣

3.3.2CPS-SVM技術(shù)的調(diào)制方法

3.3.3CPS-SVM技術(shù)的特性分析

3.3.4CPS-SVM組合變流器的仿真結(jié)果與分析

3.3.5CPS-SVM技術(shù)與其他調(diào)制技術(shù)的比較研究

3.3.6CPS-SVM組合變流器的基本電壓矢鼉和磁鏈圖

3.4CPS-SVM組合變流器輸出線電壓與幅度調(diào)制比的關(guān)系

3.4.1變流器單元數(shù)N=2時的情況

3.4.2變流器單元數(shù)N>2時的情況

3.5CPS-SVM基本原理的實驗驗證

3.6本章小結(jié)

第4章載波相移技術(shù)的數(shù)字化實現(xiàn)方法

4.1引言

4.2基于TMS320LF2407的多路PWM波形產(chǎn)生器

4.2.1三相三電平變流器的CPS-SPWM技術(shù)的實現(xiàn)方法

4.2.2單相級聯(lián)H橋五電平變流器CPS-SPWM技術(shù)的實現(xiàn)

4.3基于FPGA的多路PWM波形產(chǎn)生器

4.3.1相移載波產(chǎn)生器

4.3.2PWM比較輸出模塊

4.3.3數(shù)據(jù)鎖存器

4.3.4死區(qū)產(chǎn)生器

4.3.5載波周期值和死區(qū)值鎖存模塊

4.3.6選擇模塊

4.3.7控制使能模塊

4.3.8實驗驗證

4.4本章小結(jié)

第5章CPS技術(shù)在電壓型、電流型多電平變流器中的應用

5.1CPS-SPWM技術(shù)在電壓型級聯(lián)H橋多電平變流器中的應用

5.1.1單相多電平變流器

5.1.2三相多電平變流器

5.2CPS-SPWM技術(shù)在電流型級聯(lián)H橋多電平變流器中的應用

5.2.1載波相移SPWM方法

5.2.2SVPWM方法

5.2.3多電平消諧波PWM方法

5.2.4一種新的分相控制式三相多電平CSI

5.2.5基于CPS-SPWM技術(shù)的級聯(lián)H橋變流器

5.3CPS-SVM技術(shù)在級聯(lián)多電平變流器中的實現(xiàn)

5.3.1級聯(lián)多電平變流器

5.3.2基于定次諧波消除的階梯波脈寬調(diào)制

5.3.3多電平電壓空間矢量調(diào)制

5.3.4級聯(lián)多電平變流器與組合變流器之間的等價關(guān)系

5.3.5級聯(lián)CPS-SVM多電平變流器的實現(xiàn)

5.3.6橋內(nèi)CPS-SVM的實驗驗證

第6章載波相移調(diào)制技術(shù)在風力發(fā)電機組用變流器中的應用

6.1CPS-SPWM技術(shù)在直驅(qū)型風力發(fā)電系統(tǒng)交錯三相單管Boost電路中的應用

6.1.1系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)及相應的調(diào)制方法

6.1.2系統(tǒng)工作模式

6.1.3仿真驗證

6.1.4實驗驗證

6.2CPS-SPWM技術(shù)在直驅(qū)型風力發(fā)電系統(tǒng)并聯(lián)背靠背雙PWM變流器中的應用

6.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其控制策略

6.2.2載波相移調(diào)制技術(shù)在背靠背變流器上的實現(xiàn)方法

6.2.3實驗驗證

6.3CPS-SPWM技術(shù)在直驅(qū)型風力發(fā)電系統(tǒng)級聯(lián)變流器中的應用

6.3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.3.2原理

6.3.3仿真和實驗

6.4本章小結(jié)

參考文獻 2100433B