電力工程中電氣自動化技術探析.doc

《電力工程中電氣自動化技術探析.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、電力工程中電氣自動化技術探析【摘要】電氣自動化技術是當今世界最活躍、最充滿生機、最富有開發前景的綜合性學科與眾多高新技術的合成。其應用范的發展，電氣自動化技術也隨之提高。本文主要針對電氣自動化技術的一些發展趨勢進行探討【關鍵詞】電力工程；電氣自動化；技術1•全控型電力電子開關逐步取代半控型晶閘管50年代末出現的晶閘管標志著運動控制的新紀元。它是第一代電子電力器件，在我國至今仍廣泛用於直流和交流傳動控制系統。隨著交流變頻技術的興起，相繼出現瞭全控式器件GTR、GTO、P-MOSEFT等°這是第二代電力電子器件。由於目刖所能生產的電流/電壓

2、定額和開關時間的不同，各種器件各有其應用范GTR的二次擊穿現象以及其安全工作區受各項參數影響而變化和熱容量小、過流能力低等問題，使得人們把主要精力放在根據不同的特性設計出合適的保護電路和驅動電路上，這也使得電路比較復雜，難以掌握GTO是一種可關斷的高壓器件，它的主要缺點是關斷增益低，一般為4〜5,這就需要一個十分龐大的關斷驅動電路，且它的通態壓降比普通晶閘管高，約為2v~4.5v,開通di/dt和關斷dv/dt也是限制GTO推廣運用的另一原因，前者約為500A/US,後者約為500V/US,這就需要一個龐大的吸收電路由於GIR、GTO等

3、雙極性全控性器件必須要有較大的控制電流，因而使門極控制電路非常龐大，從而促進廠新一代具有高輸人阻抗的MOS結構電力半導體器件的一切。功率MOSFET是一種電壓驅動器件，基本上不要求穩定的驅動電流，驅動電路隻需要在器件開通時提供容性充電電流，而關斷時提供放電電流即可，因此驅動電路很簡單。它的開關時間很快，安全工作區十分穩定，但是P-MOSFET的通態電壓降隨著額定電壓的增加而成倍增大，這就給制造高壓P-MOSFET造成瞭很大困難IGBT是P-MOSFETT藝技術基礎上的產物，它兼有MOSFET高輸人阻抗、高速特性和GTR大電流密度特性的混

4、合器件。其開關速度比P-MOSFET低，但比GTR快；其通態電壓降與GTR相擬約為1.5V〜3・5v,比P-MOSFET小得多，其關0.2us-1.5us,因而有較高的工作頻率，它具有寬而穩定的安個工作區，較高的效率，驅動電路簡單等優點IGBT和MGT這一類復合型電力電子器件可以稱為第三代器件。在器件的復合化的同時，模塊即把變換器的雙臂、半橋乃至全橋組合在一起大規模生產的器件也已進入實用。在塊化和復合化思路的基礎上，其發展便是功率集成電路PIC(Powerl,Integratedirrrrcute),在PIC,不僅主回路的器件，而且驅動

5、電路、過壓過流保護、電流檢測甚至溫度自動控制等作用都集成到一起，形成一個整體，這可以算作第四代電力電子器1•變換器電路從低頻向高頻方向發展隨著電力電子器件的更新，由它組成的變換器電路也必然要換代。當電力電子器件進入第二代後，更多是采用PWM變換器瞭。采用PWM方式後，提高瞭功率因數，減少瞭高次諧波對電網的影響，解決瞭電動機在低頻區的轉矩脈動問題但是PWM逆變器中的電壓、電流的諧波分量產生的轉矩脈動作用在定轉子上，使電機繞組產生振動而發出噪聲1986年美國威斯康星大學Divan教授提出諧振式直流環逆變器。傳統的逆變器是掛在穩定的直流母線上

6、，電力電子器件是在高電壓下進行轉換的'硬開關'，其開關損耗較大，限制瞭開關在頻率上的提高。而諧奪式直流環逆變器是把逆變器掛在高頻振蕩過零的諧振路上，使電力電子器件在零電壓或零電流下轉換,即工作在所謂的'軟開關'狀態下，從而使開關損耗降低到零。這樣，可以使逆器尺寸減少，降低成本，還可能在較高功率上使逆變器集成化。因此，諧振式直流逆變器電路極有發展前途2•交流調速控制理論日漸成熟1971年，德國學者F•Blaschke發表論文闡明瞭交流電機磁場定向即矢量控制的原理，為交流傳動高性能控制奠定瞭理論基礎。矢量控制的基本思想是仿照直流電動機的控制

7、方式，把定子電流的磁場分量和轉矩分量解耦開來分別加以控制。但在實際應用中控制效果難於達到分析的結果1985年德國魯爾大學的Depenbrock教授首次提出瞭直接轉矩控制的理論，接著1987年又把它推廣到弱磁調速范圍。采用定子磁場定向，借助於離散的兩點式調節（Band-Band控制）產生PWM信號，直接對逆變器的開關狀態進行最佳控制，以獲得轉矩的高動態性能。它省掉瞭復雜的矢量變換與電動數學模型的簡化處理，大大減少瞭矢量控制中控制性能參數易受參數變化影響的問題，沒有通常的PWM信號發生器，其控制思想新穎，控制結構簡單，控制手段直接，信號處物

8、理概念明確，轉矩響應迅速，限制在一拍之內，且無超調，是一種具有高靜動態性能的新型交流調速方法1•通用變頻器開始大量投入使用一般把系列化、批量化、占市場量最大的中小功率如400KVA以下的變頻器稱為通用變頻器