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基于级联H桥逆变器的高精度电源综合保护系统设计

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  • 2020-1-10 14:57:03
基于级联H桥逆变器的高精度电源综合保护系统设计

Design of High-precision Power Supply Integrated Protection System Based on Cascaded H-bridge Inverter

中文关键词:  级联H桥逆变器  高精度电源  电源故障  硬件保护系统  软件保护系统

作者                    单位                                                                                  E-mail
居鹏                    中·国科学院等离子体物理研究所, 合肥 230031
                           中·国科学技术大学合肥物质研究院, 合肥 230026
高格                    中·国科学院等离子体物理研究所, 合肥 230031                  gg@ipp.ac.cn
王林森                 中·国科学院等离子体物理研究所, 合肥 230031
左英                    中·国科学院等离子体物理研究所, 合肥 230031

中文摘要:
大功率逆变电源系统故障的形式多样且后果严重,保护系统的准确性和实时性尤为重要。针对级联H桥逆变系统的结构特点,将其划分为交流输入、直流母线和交流输出3个环节,并对各环节可能出现的故障进行了分析。设计了包含硬件保护和基于DSP软件保护的综合保护系统,应用于ITER传感器稳态测试平台高精度电源中。实验结果验证了该综合保护系统的可行性和有效性。

内容节选:
近年来, 级联 H 桥多电平逆变器因其具有开关损耗小、du/dt 变化率小、输出功率大、输出波形质量高和 EMI 低等显著优点而被广泛应用于大功率电源设备。 级联 H 桥单元串联型拓扑因结构和控制方法易于向更多电平数及更高电压等级扩展,且具有较好的容错性能,已成为最受关注的多电平电路形式。

逆变电源功率不断增大,对其控制性能和可靠性的要求也在不断提高。 逆变电源系统目前的研究工作主要集中在主电路与控制技术方面,保护系统方面涉及的很少优秀的电源系统不仅需要具备良好的输出性能以满足供电设备需求还要具备在恶劣环境以及突发故障情况下能安全可靠地工作来保护电源的能力因此结合大功率电源系统自身的特点对其保护电路进行研究与设计是影响电源可靠性指标的重要因素之一也是电源设计环节中重要的一步其研究工作具有重要的工程应用价值
ITER 传感器测试平台依托于 “国际热核聚变实验堆计划”实验平台,逐渐发展成为国内先进的传感器测量校准实验室。 其稳态电流测试平台用于测试电流传感器在双向稳态大电流下的输出特性,该测试平台具备 120 kA 稳态电流测试能力。 本文研究的高精度电源就是为稳态电流测试平台提供高精度双向可调大电流。 针对基于级联 H 桥逆变器的高精度电源系统实际情况,对系统故障形式与保护系统展开研究与设计,其硬件保护和软件保护相结合的综合保护系统相辅相成,进一步提高了电源系统的保护能力。 高精度电源的实际运行结果表明,该保护系统能提供有效的保障。

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