高压变频调速装置过电压保护及水冷设计的相关问题

论文摘要

节能环保是目前世界上普遍关注的,建设资源节约型、环境友好型社会是我国目前的主要任务和目标。在我国的电力系统中,大约有五分之一的装机容量用于驱动风机、水泵等需要调速的负载,能源浪费现象严重。高压大功率变频调速技术是目前电机调速节能最有效的方式之一,并且随着电力电子器件及电力电子技术的快速发展,变频调速技术也日趋完善。但是随着变频器广泛应用于电力系统,也产生了一些问题。本文主要针对二极管钳位三电平变频器在运行中的一些相关问题进行了研究。本文首先介绍了高压变频器的发展背景、发展现状及其在电力系统中应用的意义,并对其未来的发展趋势进行了简单的探讨,然后介绍了运行过程中可能发生的故障。在第二章重点介绍了二极管钳位三电平变频器的结构,分析了各部分的构成和工作原理,同时分析其他几种变频器结构的功能特点。第三章分析了氧化锌非线性电阻的性能和工作原理,并针对变频器过电压保护进行了选型,确定了氧化锌非线性电阻的相关参数。本文第四章重点对变频器运行中可能发生的过电压问题进行了详细的研究,建立了仿真模型,对各种故障过程进行了仿真,分析了产生过电压的原因。研究了其中几种典型的过电压过程,包括频率变化、三相短路、单相接地短路、中性点漂移等状态时的封锁脉冲停机过程。对过电压过程进行了详细的分析,得出了简单的等效电路图,通过电路图分析了其能量的流通过程,同时对过电压的仿真波形进行了分析。利用氧化锌非线性电阻对过电压过程进行抑制,并通过仿真验证了其保护作用的有效性。最后分析了水冷散热系统的作用及意义,探讨了热损耗的计算方法,研究了水冷散热的原理、散热器的材料及性质等,论述了水冷散热设计需要注意的问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 高压变频器的课题背景及意义
• 1.2 高压变频器的发展现状及发展趋势
• 1.3 高压变频器故障情况
• 1.4 变频器过电压保护的背景和意义
• 1.5 本文研究的主要内容
• 2 中性点钳位三电平变频调速装置的结构
• 2.1 高压变频调速装置拓扑结构的主要分类
• 2.2 二十四脉波整流器
• 2.3 中间直流环节（DC-LINK 环节）
• 2.4 中性点钳位三电平逆变器工作原理
• 2.5 输出滤波器（LC 滤波器）
• 2.6 高压变频器的散热系统
• 2.7 本章小结
• 3 氧化锌非线性电阻保护原理及选型
• 3.1 氧化锌非线性电阻的特性
• 3.2 氧化锌保护作用的原理分析
• 3.3 氧化锌非线性电阻的选型方法
• 3.4 本章小结
• 4 变频调速装置的过电压仿真分析及抑制
• 4.1 高压变频器过电压保护概述
• 4.2 功率器件IGCT 特性
• 4.3 过电压过程分析
• 4.4 过电压过程的仿真及抑制
• 4.5 本章小结
• 5 变频器水冷散热系统探讨
• 5.1 概述
• 5.2 变频器热损耗能量的计算
• 5.3 水冷散热系统的原理及效果分析
• 5.4 本章小结
• 6 总结和展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 需要进一步开展的工作
• 致谢
• 参考文献