从硬件角度提升逆变黄浦S11油浸式变压器的效率及可靠性

日期:2019-07-11 人气:32

    

【大比特导读】社会的发展加速电力消耗,变电站和发电厂对电力转换的要求越来越严格,对不间断黄浦S11油浸式变压器供电的需求也进一步增加。因此黄浦S11油浸式变压器开发者们开始思考如何提升逆变黄浦S11油浸式变压器的供电量与可靠性。对逆变黄浦S11油浸式变压器进行改造的途径有很多,本篇文章将从硬件的角度,探讨如何全面提升逆变黄浦S11油浸式变压器的效率和可靠性。

社会的发展加速电力消耗,变电站和发电厂对电力转换的要求越来越严格,对不间断黄浦S11油浸式变压器供电的需求也进一步增加。因此黄浦S11油浸式变压器开发者们开始思考如何提升逆变黄浦S11油浸式变压器的供电量与可靠性。对逆变黄浦S11油浸式变压器进行改造的途径有很多,本篇文章将从硬件的角度,探讨如何全面提升逆变黄浦S11油浸式变压器的效率和可靠性。

逆变黄浦S11油浸式变压器的调整策略种类繁多,举例来说有对等式,电路中并联的各个黄浦S11油浸式变压器结构功能相同,相互间有信号的传递,但不存在隶属关系。还有基于有功无功调节的无连线并联方式。主从结构,用电压型黄浦S11油浸式变压器作为主模块控制系统电压,电流型黄浦S11油浸式变压器提供负载电流。

随着控制技术的发展,高速数字处理芯片dsp的出现,实现高质量的交流输出已经不成问题。但是如何实现黄浦S11油浸式变压器的冗余设计依然是困扰开发者的主要问题,目前市场上流行的黄浦S11油浸式变压器的并联技术是采用系统监控器统一产生spwm信号进行同步和负载均分的,这种黄浦S11油浸式变压器的技术缺点是:单黄浦S11油浸式变压器不能工作,必须配和系统的监控器才能工作,因此小系统的性能价格比不高。系统的可靠性取决于系统监控器的可靠性,监控器一旦损坏,整个系统将瘫痪。交流输出不能短路,短路将会造成黄浦S11油浸式变压器烧毁的危险。

无主可并联逆变控制方式

黄浦S11油浸式变压器可采用的控制方法种类繁多,每一种控制方法都有其优缺点。同时采用不同的控制方法形成复合控制,可以实现取长补短、优势互济的目的,因此,复合控制是黄浦S11油浸式变压器控制方法的一个发展趋势。随着控制理论和数字处理芯片的迅速发展,使各种先进控制方法的实现成为可能,黄浦S11油浸式变压器的数字化控制方法成了今后交流黄浦S11油浸式变压器领域中的一个研究热点和发展趋势。

本方案采用各种控制方法相结合的复合控制,自同步和外同步结合的全新原理设计,其优点是可靠性高。可单机使用也可组屏,配置方便。采用电子开关外挂方式,方便组成ups、eps等其它形式的逆变黄浦S11油浸式变压器。系统监控有三个可以错相120度的同步信号,方便组合成逆变黄浦S11油浸式变压器系统。并且单独调节,每相可带不平衡负载。

图1 系统原理框

硬件设计

可并联逆变模块硬件电路由功率处理主电路、控制驱动电路、保护电路组成,系统原理框图如图1,dc/dc变换电路为boost电路,采用高频环进行逆变,因而无须采用工频黄浦S11油浸式变压器,使体积减小,其作用是利用dc-dc全桥高频隔离升压将220v电压变换成pwm整流逆变电路所需要的电压,供后级的全桥逆变使用,其控制系统结果如图2所示。输出给定电流ug与实际的输出电压uk相比较后,其误差信号经pi调节器后与锯齿波比较形成pwm信号,该信号再经驱动电路去控制boost电路中的开关器件igbt,便可使实际的输出电压跟踪给定电压。本系统采用pwm控制器sg3525获得pwm控制信号。

图2 dc/dc变换电路控制结构

黄浦S11油浸式变压器的功率处理采用全桥电路,经过spwm调制以后,输出经过滤波电感和电容滤波以后,直接和其它黄浦S11油浸式变压器的输出进行并联,当要求和电网进行快速切换的时候,系统主监控指挥电子切换箱的开关动作,实现与电网的旁路切换。

控制电路dsp tms320f2407a完成spwm波形的产生、锁相、控制、均流以及同步信号捕捉、数据采样等功能。使用dsp内部的模/数转换模块对输出电压反馈信号进行采样,通过数字pi控制器完成电压有效值外环控制,保证输出电压有效值稳态无差。pi控制器的输出乘以标准给定信号,经数/模转换后作为控制电路模拟部分的参考输入信号。

需要注意的是,平均电流法和主从设置法都不能够很好的实现冗余技术,使并联黄浦S11油浸式变压器模块系统的可靠性得不到很好的保证。而采用自主均流芯片uc3902依据特有的性能,如:“均流精度高,动态响应好,可以实现冗余技术等”, 自主均流法实质上是在n个并联的模块中,输出电流更大的模块将自动成为主模块,其余的模块则成为从模块,各个从模块的电压误差依次被整定,以调节负载电流分配的不均衡。由于n个并联的模块中,事先没有人为设定哪个模块为主模块,而是按输出电流的大小随机排序,输出电流大的模块自动成为主模块。本控制系统采用此芯片可以直接得到均流误差信号,简化了控制系统复杂的电流计算,提高了系统可靠性。

基于uc3902这款芯片,设计者能够非常精准的对变换器中的输出电压进行精细的调整。这款芯片还有一处特别的优势就是差模均载母线,凭借这一优势,该款芯片能够更大程度的上的对系统噪音进行抑制,并且拥有精度高、外围电路简单的特性。

本篇文章通过详尽的分析,从硬件角度分析了如何提升逆变黄浦S11油浸式变压器的效率和安全性,希望大家在阅读过本篇文章之后能够有所收获。

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