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基于IGBT的新型混合式高压直流断路器及控制策略
摘要:
直流断路器在高压直流输电系统中具有重要的作用，然而传统的直流断路器存在着体积大、开断能力低、损耗大等问题。为解决这些问题，本文提出了一种基于IGBT的新型混合式高压直流断路器及控制策略。
首先，本文介绍了直流断路器的发展历程，并总结了现有直流断路器存在的问题。接着，详细介绍了IGBT的基本原理和特性，阐述了其在高压直流断路器中的应用优势。然后，本文设计了一种基于IGBT的新型混合式高压直流断路器，该断路器通过将IGBT和传统的机械断路器相结合，充分发挥二者的优点，提高了开断能力和稳定性，并且减小了体积和损耗。此外，本文提出了一种基于逆变器的控制策略，通过控制逆变器的开关频率和相位来实现断路器的开关动作，从而实现对电力系统的保护。
最后，本文通过仿真实验验证了所设计的新型混合式高压直流断路器及控制策略的有效性。结果表明，所设计的断路器在满足高压直流场合的要求下，具有较高的开断能力和较低的损耗，且可以有效地保护电力系统。
关键词:高压直流断路器、IGBT、混合式、控制策略、开断能力
Abstract:
Thehigh-voltagedirectcurrentbreakerplaysanimportantroleinthehigh-voltagedirectcurrenttransmissionsystem.However,traditionalDCbreakershaveproblemssuchaslargevolume,lowbreakingcapacity,andhighlosses.Tosolvetheseproblems,thispaperproposesanewtypeofhybridhigh-voltageDCbreakerbasedonIGBTanditscontrolstrategy.
Firstly,thispaperintroducesthedevelopmenthistoryofDCbreakersandsummarizestheproblemsofexistingDCbreakers.Then,thebasicprinciplesandcharacteristicsofIGBTareintroduced,anditsapplicationadvantagesinhigh-voltageDCbreakersareelaborated.Then,thispaperdesignsanewtypeofhybridhigh-voltageDCbreakerbasedonIGBT,whichcombinestheadvantagesofIGBTandtraditionalmechanicalbreakers,improvesthebreakingcapacityandstability,andreducesthevolumeandlosses.Inaddition,thispaperproposesacontrolstrategybasedonaninverter,whichcontrolstheswitchingfrequencyandphaseoftheinvertertorealizetheswitchingactionofthebreaker,therebyprotectingthepowersystem.
Finally,thispaperverifiestheeffectivenessofthedesignednewtypeofhybridhigh-voltageDCbreakerandcontrolstrategythroughsimulationexperiments.Theresultsshowthatthedesignedbreakermeetstherequirementsofhigh-voltageDCapplications,hashighbreakingcapacityandlowlosses,andcaneffectivelyprotectthepowersystem.
Keywords:high-voltageDCbreaker,IGBT,hybrid,controlstrategy,breakingcapacity