基于级联H桥逆变器的高精度电源综合保护系统设计

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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2020-1-10 14:56 上传

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参考文献(共8条):
[1] 唐君超杰, 王浩然, 马思源, 等. 含有源功率解耦的单相H桥逆变器综合可靠性评估[J]. 电源学报, 2016, 14(6):10-16. Tang Junchaojie, Wang Haoran, Ma Siyuan, et al. Reliability evaluation of a single-phase H-bridge inverter with integrated active power decoupling[J]. Journal of Power Su-pply, 2016, 14(6):10-16(in Chinese).
[2] 吴连贵, 涂春鸣, 姜飞, 等. 级联H桥型逆变器载波移相正弦脉宽调制输出性能分析[J]. 电网技术, 2016, 40(7):2155-2161. Wu Liangui, Tu Chunming, Jiang Fei, et al. Characteristic analysis of carrier phase-shifted SPWM output voltage of cascaded H-bridge converters[J]. Power System Technology, 2016, 40(7):2155-2161(in Chinese).
[3] 陈志, 裴雪军, 王顺, 等. 基于谐波分量的交流微电网保护策略研究[J]. 电源学报, 2016, 14(2):137-144. Chen Zhi, Pei Xuejun, Wang Shunchao, et al. Harmonic components based protection strategy for AC microgrid[J]. Journal of Power Supply, 2016, 14(2):137-144(in Chine-se).
[4] 李斌, 李晔, 何佳伟. 基于模块化多电平换流器的直流系统故障处理方案[J]. 中·国电机工程学报, 2016, 36(7):1944-1950. Li Bin, Li Ye, He Jiawei. DC fault handling scheme for the MMC-based DC system[J]. Proceedings of the CSEE, 2016, 36(7):1944-1950(in Chinese).
[5] 汪洪亮, 康永, 裴雪军, 等. 并联逆变器的短路保护策略[J]. 电工技术学报, 2012, 27(2):89-96. Wang Hongliang, Kang Yong, Pei Xuejun, et al. Short-circuit protection strategy for the parallel inverters[J]. Transa-ctions of China Electrotechnical Society, 2012, 27(2):89-96(in Chinese).
[6] 王兆安, 刘进军. 电力电子技术[M]. 5版. 北京:机械工业出版社, 2009.
[7] 李硕, 张卓阳, 杨立滨. 模块化多电平变流器控制系统设计[J]. 电气传动, 2016, 46(11):46-50. Li Shuo, Zhang Zhuoyang, Yang Libin. Design of modular multilevel converter control system[J]. Electric Drive, 2016, 46(11):46-50(in Chinese).
[8] 叶满园, 康翔. 级联五开关H桥多电平逆变器功率均衡控制方法[J]. 电力系统及其自动化学报, 2017, 29(2):27-31. Ye Manyuan, Kang Xiang. Power balance control scheme of cascaded multilevel inverter with five switches for each H-bridge unit[J]. Proceedings of the CSU-EPSA, 2017, 29(2):27-31(in Chinese).

此文章来自电源学报
链接：http://www.jops.cn/dy/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=201712270464&journal_id=dy