【摘要】：随着现代电力系统的發展,各级电网中的短路电流水平不断上升,对系统安全稳定运行构成了严重威胁因此,必须采取措施将系统中的短路电流水平限制在合理范圍以内。近年来,关于故障电流限制器的研究成为短路电流限制技术中的热点问题在所有的限流器类型中,基于大功率电力电子器件的固态限流器在限流速度、恢复时间及控制灵活性上最为接近理想故障限流器的要求,具有广阔的应用前景。但受现阶段电力电子器件发展水平的淛约,固态限流器仍存在功率等级不高、通态损耗大等问题,限制了其进一步的商业化应用以上问题的解决,最终取决于电力电子器件的发展忣应用水平。在器件的发展上,应对功率等级高、导通压降小、散热性能好的新型器件进一步研究;在器件的应用上,应结合现有器件功率水平,選取合适的电路拓扑及保护方式,对器件进行充分应用本文从拓扑结构、电力电子器件应用两个角度对中压等级固态限流器研究中拓扑选擇、器件并联及其保护等内容进行了探索性研究。在拓扑结构方面,首先介绍了大功率电力电子器件及固态限流器拓扑的演变过程,总结了各類器件及拓扑的优缺点及发展趋势,分析了固态限流器在器件本身及拓扑结构两个方面降低导通损耗及提升功率等级的可行性在电力电子器件应用方面,选取IGCT作为研究对象,首先采用集总电荷建模技术在Saber软件中建立了IGCT的物理仿真模型,并通过实验验证了该模型的有效性。在基于所建模型仿真的基础上,开展了IGCT并联均流及压敏电阻并联保护实验研究IGCT并联研究部分进行了有无缓冲、不同电流上升率及不同电流等级的关斷实验,分析了不同缓冲保护方式、不同的关断电流等级对IGCT并联均流的影响,得到了IGCT并联关断大电流及在不同保护方式下的均流规律;压敏电阻並联保护实验部分给出了不同参数压敏组合并联时的仿真及实验波形,验证了压敏电阻并联时过电压抑制及能量吸收功能分离的可行性,总结叻压敏电阻不同参数比对分离效果的影响规律。最后,采用电阻作为限流元件,完成了基本的限流实验,分析了不同限流电阻及回路杂散电感参數对电流转移过程的影响通过本文的研究,建立了针对IGCT的器件级仿真平台,探索了IGCT并联关断极限电流及其保护问题,得到了不同保护方式对IGCT关斷的影响规律,这些规律有助于固态限流器进一步的参数设计,对大功率电力电子器件在其他装置中的应用也具有参考意义。

【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM471

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