静电喷涂设备厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
静电喷涂设备厂家
热门搜索:
技术资讯
当前位置:首页 > 技术资讯

电化学整流电源电联接方案的优化设计

发布时间:2020-06-30 20:29:51 阅读: 来源:静电喷涂设备厂家

西安电力电子技术研究所张大卫胡建斌摘要:阐述了目前电化学整流电源电联接方案设计存在的缺陷,提出了以效率为目标进行优化设计,并通过建立优化模型和目标函数得以实现,证实了这种优化方法的可行性。 关键词:电化学整流,损耗,模型,优化

本文引用地址:引言

电化学整流电源是一种高耗能设备,提高整流效率、降低额外损耗是这类电力电子变换装置的一个重要的课题。一般来说,对于符合设计要求(电压、电流、机组效率等)的设计方案可以有多种,通常首先按照经验选定整流装置的电路型式,然后根据可以选用的最大器件进行计算整流装置的具体结构[1]。这样设计可以使并联支路数最少,但是效率并不一定达到最高。随着大功率器件制造水平的提高以及压接工艺技术的改进,均流问题也不再突出,所以从效率、损耗方面进行优化设计是必要的。

2优化设计

2.1问题分析

优化就是通过对数学方法的研究去寻找时间事件的最优解[2]。它一般可以用数学模型描述为:minf(x),s.t.g(x)≥0,x∈D。其中f(x)为目标函数,g(x)为约束函数,x为决策变量,D表示有限个点组成的集合。一个优化问题可用三个参数(D,F,f)表示,其中D表示决策变量的定义域,F表示可行解区域F={x|x∈D,g(x)≥0},F中的任何一个元素称为该问题的可行解,f表示目标函数。所以进行优化的首要任务就是建立优化模型。

计算电化学整流装置的效率相对复杂,而损耗的计算比较易行和准确,所以一般采用所谓的“分离损耗法”(叠加损耗法)[1],即:η=(1)

式中:η表示效率;

PdN表示直流侧输出总功率;

∑ΔW表示整流装置总损耗。

这样求解效率最高的问题就转换为如何使损耗最小。电化学整流电源的损耗包括整流装置损耗、整流变压器和各类电抗器损耗以及一些辅助系统损耗,而整流装置的损耗主要是整流器件和快速熔断器的损耗,所以问题进一步集中在对这两部分损耗的综合评估。

2.2优化模型确定

图1整流臂支路结构

根据上面的分析,优化模型的确定也就是与电联接相关的损耗函数的确定,电化学整流装置整流臂支路结构如图1所示。按照整流装置的运行特点,为抑制空穴积蓄效应产生的换相过电压整流器件并联RC回路,其电阻R上的损耗在整流装置的总损耗中所占比例很小,所以整流装置的损耗主要包括整流器件正向损耗、反向损耗和快速熔断器损耗三部分。

表1常规设计与优化设计结果的比较

设计结果比较三相桥式二极管30kA×3/546V型电化学整流装置电联接设计并联支路数(N-1运行)器件正向平均电流电流储备系数均流系数整流装置效率传统设计结果63000A3.060.8599.31%优化设计结果82400A3.2640.8599.33%(1)整流器件正向损耗计算

电化学整流装置中整流器件正向损耗ΔWZ为:

ΔWZ=U0IA(AV)+IT2ron(2)

式中:U0为导通门槛电压;

IA(AV)为整流器件平均工作电流;

IT为整流器件电流有效值;

ron为导通电阻。

对于整流臂为nb个器件并联,共有m个整流臂的整流装置器件正向损耗ΔWGZ为:ΔWGZ=m(U0IA(AV)+IT2)(3)

式中:IA(AV)=Id×KAi/(m×KI)

IT=KATIA(AV)

其中:Id为设计输出直流电流;

KAi为电流储备系数;

KI为均流系数;

KAT为整流器件电流有效值与平均值关系系数,对于三相桥式整流为1.732。

(2)整流器件反向损耗计算

对整流臂数m,每臂并联支路数为nb的器件反向功率总损耗ΔWGF为:

ΔWGF=m·nb·UF(AV)·Ir(AV)(4)

式中:UF(AV)为整流器件反向电压平均值; 电化学工作站相关文章:电化学工作站原理

威海防静电工作服订制

莱芜订制工服

烟台防静电工作服订做

青岛订制防静电工作服