文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
高压变频调速保护系统的研制
姓名:李兵
申请学位级别:硕士
专业:电力系统及其自动化
指导教师:尹项根
20060509
摘要
随着电力电子技术、计算机控制技术的迅速发展,交流调速取代直流调速己成为
发展趋势。在交流调速技术中,变频调速以其优异的调速性能和高效节能、应用范围
广等优点而被国内外认为最有发展前途的调速方式,在国内外受到广泛的关注。高压
变频调速系统的继电保护是保障变频器运行安全的核心和基础,迄今,高压变频调速
系统的保护功能相对薄弱,主要针对的是电力电子器件的保护,尚难以满足高压变频
调速系统的实际应用要求。因此,研究和开发高性能的高压变频调速保护系统具有重
要的现实意义和广阔的应用前景。
论文介绍了高压变频调速的原理及其在电力系统中的应用情况,然后综述了国内
外高压变频器以及相关保护的研究现状和发展方向。
在介绍了三电平高压变频调速器主电路结构的基础上,针对三电平结构高压变频
器的特点及其可能出现的故障情况,提出了一套完整的高压变频保护系统的总体设计
方案,可对输入变压器、直流回路、逆变器等各部分实现全面有效的保护。文中详细
论述了保护系统的设计原则、硬件系统和软件系统的设计方案、功能配置特点以及基
本保护原理。
根据高压变频调速保护系统的应用要求,进行了硬件系统的设计。在硬件结构设
计中提出了分层式的硬件结构设计方案,文中介绍了下层机 DSP 平台的选型和特点,
对主要外围插件,如交流变换插件、直流变换插件、开入转接插件和保护开出插件等
的设计特点和电路原理做了较为详实的阐述。
由于高压变频调速系统结构复杂,且涉及工频交流、直流以及变频交流等多种不
同性质的电气量信号,因此其保护功能配置与实现方法与传统电力设备保护存在较大
差异。根据这一特点,论文对高压变频保护原理的实现方法进行了系统研究,特别是
针对输出侧频率具有时变性的特点,提出了“变数据窗傅式算法”,以解决在变频情
况下基频分量的计算问题。论文介绍了“变数据窗傅式算法”的基本原理,以及工频
交流、直流、序量等主要参数的计算方法。
为了提高了程序的可靠性和可扩展性,增强程序的可移植性和可读性,在保护系
统的软件实现中采用了基于保护逻辑框图的模块化设计方法,使得保护软件具有结构
清晰、维护方便、事故分析容易等优点。文中介绍了软件设计的基本思想和程序结构,
I
以及参数计算、保护逻辑判断、时间继电器、故障录波等主要软件模块的具体实现方
法。
高压变频调速保护系统开发完成后,对装置进行了静态试验和测试,包括装置性
能测试和保护软件功能测试,文中介绍了主要的试验内容和结果。测试情况表明,装
置硬件可靠,软件性能优良,保护的各项功能均达到了系统的设计要求。

关键词:高压变频微机保护变压器保护直流回路保护逆变回路保护

II
ABSTRACT
With the rapid development of power electronic technology puter control
technology,it has e development trend that AC speed regulation system replaces DC
motor speed regulation system. The AC variable frequency speed regulation is generally
acknowledged by the home and abroad that it has a great future with excellent speed
regulation, high efficiency saving energy and other extensive scope of application merits.
Relay protection is the basic guarantee to the safe run of converters. But so far, existing
protection functions of converters paratively weak and mostly aim at the
protection of power ponents so the practical protection demands of
converters