现有逆变电源在遇到强过载、负载短路等故障时，为保证半导体开关器件不损坏，绝大部分实行停机保护，导致一些重要设备断电，系统的供电可靠性降低。借鉴传统电力系统继电保护的思路，针对并联逆变电源组成的电网，本项目提出采用选择性保护这一新思路，在遇到短路故障时，系统快速地检测、识别与切除短路的故障支路，保证重要负载的不间断供电，克服了以往逆变电源在遇到负载短路故障时停机保护的缺陷，从而提高系统供电的可靠性。拟从并联逆变电源的结构布置方式、不同短路阻抗条件下的故障电流输出特性、不同模式间的平滑切换、故障时的电流速断保护与保护子系统对并联逆变电源系统的影响几个方面开展研究，构建一个并联逆变电源研究平台，分析并联逆变电源的快速检测、有效控制和平滑切换方法，采用传统的机电式短路器或新型的数字继电器作为执行元件，简化馈电线路上下级的设计和断路器的整定，实现并联逆变电源系统的选择性保护。

现有逆变电源在遇到强过载、负载短路等故障时，为保证半导体开关器件不损坏，绝大部分实行停机保护，导致一些重要设备断电，系统的供电可靠性降低。借鉴传统电力系统继电保护的思路，针对并联逆变电源组成的电网，本项目提出采用选择性保护这一新思路，在遇到短路故障时，系统快速地检测、识别与切除短路的故障支路，保证重要负载的不间断供电，克服了以往逆变电源在遇到负载短路故障时停机保护的缺陷，从而提高系统供电的可靠性。拟从并联逆变电源的结构布置方式、不同短路阻抗条件下的故障电流输出特性、不同模式间的平滑切换、故障时的电流速断保护与保护子系统对并联逆变电源系统的影响几个方面开展研究，构建一个并联逆变电源研究平台，分析并联逆变电源的快速检测、有效控制和平滑切换方法，采用传统的机电式断路器或新型的数字继电器作为执行元件，简化馈电线路上下级的设计和断路器的整定，实现并联逆变电源系统的选择性保护。

逆变电源应用及其广泛，逆变电源的模块化并联运行是提高供电系统可靠性及容量的重要手段，研究高效的逆变器并联技术有着极为重要的意义。本项目针对逆变电源模块化并联系统提高功率密度与可靠性的迫切需求而开展环流暂态特性的研究。对采用电压、电流双环瞬时值反馈控制的逆变器所构成的并联系统，建立其环流的瞬态数学模型，研究环流的暂态特性及谐波特性，研究磁路耦合对三相逆变器并联系统中瞬态环流的影响机理，研究虚拟并机阻抗及瞬时均流控制的实现技术。通过这些研究工作，可系统地揭示环流的暂态特性及其抑制机理，并最终实现可靠、高效、切实可行的虚拟并机阻抗与瞬时均流相结合的控制方法，使得单相及三相逆变器并联系统在性能及功率密度等方面得到大幅度的提高。为逆变器高效并联系统的分析与设计提供理论依据。 2100433B

中文名称

选择性保护

英文名称

discriminative protection

定　　义

配电系统发生短路故障时，为限止事故的影响范围，只切断离故障点最近的保护断路器。

应用学科

船舶工程（一级学科），船舶电气（二级学科）

具有并联谐振式负载的逆变电路。生产中用以构成静止式中频加热电源。并联逆变电路有两个特点：①直流电源为电流源，逆变入端串联大电感Ld，因而入端电流id平滑连续（见电流型逆变电路）；②负载是处于高端失谐的并联谐振电路，呈容性，故可采用负载换流方式（见负载换流式逆变电路）。因此，并联逆变电路也是一种负载换流式电流型逆变电路。

工作原理

概述图中LH代表含有加热工件的感应线圈。为了提高负载端的功率因数，在LH两端并联补偿电容CH，组成并联谐振式负载电路。其固有谐振角频率ω0可近似表示为由并联谐振电路分析可知，若外加电源的角频率ω=ω0，则电路处于谐振状态，电路呈纯阻性；若ω>ω0,则电路处于高端失谐状态，呈容性。

概述图中逆变电路采用桥式结构，各导电臂均用普通晶闸管组成。当T1T3导通而T2T4阻断时，ia=Id；当T2T4导通而T1T3阻断时,ia=-Id；当T1～T4轮番通断时,ia即为交变方波，方波幅值为Id，重复角频率ω则取决于T1～T4门极控制脉冲。当ω>ω0时,负载将呈容性，可以利用负载电压ua作为换流电压关断退出导通的开关元件，因而即使采用普通晶闸管时也无需设置专门的换流电路。

尽管并联逆变电路的输出电流ia为交变方波，但这一电路的输出电压ua却近似为正弦波。这是由于ia中基波以外的电流谐波均从负载电容CH中旁路的缘故。

并联逆变电路的直流电源采用相控整流电路如概述图所示。该电路的作用有以下两个。

①调节逆变输出功率PH。若忽略逆变电路损耗，应有

PH=Pd=UdId

式中Pd为直流功率，Ud为直流电压平均值，Id为直流电流id平均值。由式可见，在相同的负载下，改变Ud就可实现PH的调节。由相控整流电路分析可知

Ud=2.35U2cosα

式中U2为电网相电压方均根值,α为滞后控制角。上两式表明，改变α 即可调节PH。

②抑制故障电流。当逆变电路产生故障时，如果T1、T4同时导通,则直流电源将沿电感Ld短路,如不加以控制，将流过很大的短路电流。由相控整流电路分析可知，在概述图所示电路的情况下,如果α>90°, 整流电路将转入逆变工作状态，负载端电能将反馈回交流电网。因此，采用这种方法，当逆变端产生短路电流时，使α>90°，则原先贮存在Ld中的能量将返回电网，从而抑制故障电流。

应用领域 　并联逆变电路的典型应用是构成静止式中频加热电源。它的技术经济指标均比旋转式中频机组优越，因而得到广泛应用。它的最高单台容量为2MW,多台并联达10MW。中国产并联逆变电路能输出频率从1kHz至10kHz不同规格的交流电能,单机最高容量为500kW,多台并联最高容量为2000kW，工业上被广泛应用于感应加热领域，对金属进行熔炼或对工件进行透热和淬火。在60年代以前，传统感应加热电源是旋转式中频机组。60年代末期，出现了由晶闸管组成的静止式中频加热电源。由于后者具有易于生产、控制方便、低噪声、无需基建投资、高效率、节约铜材等优点，正逐步取代了旋转式中频机组。截至1985年，中国已有近5000台静止式中频加热电源投入运行，分别应用于机械、冶金、交通、造船、军工、轻工等行业。2100433B