三相可控整流技术在轻型高压直流输电系统中的应用

《电力电子技术》课程设计说明书设计题目：三相可控整流技术在轻型高压直流输电系统中的应用专业班级：电气工程及其自动化姓名：学号：指导教师：20年12月26日一、课程设计题目三相可控整流技术在轻型高压直流(HVDCLight)输电系统中的应用二、课程设计日期:2021年12月16日至2021年12月23日三、课程设计目的利用三相桥式整流电路实现对轻型高压直流输电过程中交流到直流的整流以及其相反过程直流到交流的逆变过程，期间整流侧通过架空或电缆传送到逆变侧。训练学生综合运用学过的变流电路原理的基础知识，独立进行查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告，进一步加深对变流电路基本理论的理解，提高运用基本技能的能力，为今后的学习和工作打下坚实的基础。在设计过程中巩固之前学习的知识，并且锻炼独立思考能力。四、课程设计正文1.轻型高压直流输电技术简介（1）概述轻型高压直流输电是一种以电压源换流器和绝缘栅双极晶体管为主要部件发展起来的新型直流输电技术，采用可关断电力电子器件构成电压源型换流站VSC(VoltageSourcedConverters)进行直流传输，故采用自换相电压源换流器VSC的HVDC被称为轻型高压直流输电（HVDC-Light）。 （2）与传统高压直流输电HVDC不同及优势轻型HVDC和传统的HVDC相比，最大的差别在于两边均采用IGBT构成的VSC。因此，在无需改变VSC极性的情况下，只要改变电流方向就能简易迅速地实现对功率流向的控制。由于IGBT较好的开关特性和频率响应，加上PWM调制，使整流输出的直流电压更加趋近于理想值，仅附着幅值极小的高频纹波，无晶闸管换流阀的6脉动或12脉动。因此，无需庞大的平波电抗器。采用PWM技术的逆变输出交流电压，更加趋近于标准的正弦波，无明显的换相齿和换相重叠角，谐波分量大大减小，使传统的滤波系统简化，换流站更加紧凑、小型化。站与阀厅的建筑规模也相应缩小，投资减少。 2.HVDC-Light基本工作原理轻型直流输电是一种以电压源换流器（VSC）和绝缘栅双极晶体管（IGBT）为主要部件发展起来的新型直流输电技术。工作时，送端和受端均采用电压源换流器(VSC)，两侧换流器具有相同的结构。换流器由换流桥、换流电抗器、直流电容器和交流滤波器组成。换流桥的每个桥臂由几十个到几百个IGBT串联而成。换流电抗器是电压源换流器(VSC)与交流侧能量交换的纽带，同时也起到滤波的作用。直流电容器的作用是为逆变器提供电压支撑、缓冲桥臂关断时的冲击电流、减少直流侧谐波。交流滤波器的作用是滤除交流侧谐波。另外，轻型直流输电的传输线路一般采用地下电缆，对周围环境的影响较小。主电路如下。 1-交流滤波器 2-换流电抗器 3-换流桥 4-直流电容 5-直流电缆 3.电压源型换流站VSC （1）VSC组成由电压源换流器组成对交流电的蒸馏控制，其桥臂由大功率可控关断型器件（如IGBT、IGCT）和反并联的二极管组成。目前IGBT的耐压水平达6.5kV、通断电流达3kA；IGCT的断态重复峰值电压达6kV，最大可关断电流达3-6kA。 （2）工作原理在VSC-HVDC输电中，VSC通常采用的是正弦脉冲调制技术(SPWM)，SPWM是通过比较正弦波(期望输出的电压波形)和三角载波来决定每个桥臂的开通关断时刻。在直流侧电压恒定时，SPWM的调制比来决定VSC输出电压波形，而正弦给定信号的频率与相位决定VSC输出电压的频率与相位。由于VSC吸收的有功功率和无功功率取决于VSC输出电压的相位和幅值，所以通过控制SPWM给定正弦信号的相位和调制度就可以控制有功功率和无功功率的大小和传输方向，从而实现对有功功率和无功功率的相互独立的控制。 4.SPWM控制（1）控制组成大功率高频IGBT的问世，使得采用脉宽调制技术成为可能。IGBT的控制极具高阻抗，要求的触发功率小；其由于通断频率高，切换时间短，从而降低了通断损耗；同时在上千赫兹的通断频率下，串联元件仍能得到良好的均压。因此，由IGBT组成的PWM电压源换流器在轻型直流输电工程中得到了广泛的应用。 1-三相输电线 2-晶闸管IGBT示意（2）工作原理电压正弦脉冲调制法的基本思路是与正弦波等效的一系列等副不等宽的矩形脉冲形来等效正弦波（如图a）。具体是把一个正弦半波分作n等分（图a中n=12），然后把每一等分正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与之面积相等的矩形脉冲来代替，矩形脉冲的幅值不变，各脉冲的中点与正弦波每一等分的中点重合（如图b），这样，由n个等副不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦波的半周波等效，即SPWM波形。5.对主电路分析（1）单相整流电路分析控制电路元件主要采用绝缘栅双极晶体管（IGBT），并且反并联电力二极管，IGBT为全控型器件，当其集电极电位低于发射极电位时，IGBT反向阻断；当其集电极电位高于发射极电位时，分为两种情况：若门极电压低于开启电压，IGBT正向阻断；若门极电压高于开启电压，IGBT导通。与基于晶闸管的传统直流输电技术不同，VSC-HVDC采用可控关断器件和PWM技术，即IGBT由正弦交流信号控制。由调制波与三角载波比较产生的触发脉冲，使VSC桥臂高频开通和关断，实现对交流电的整流。其单相控制电路如下。 PWM技术是VSC工作的基础，以单相VSC正弦脉宽调制为例。原始的脉冲调制方法是利用正弦波作为基准的调制波（ModulationWave），受它调制的信号称为载波（CarrierWave），在SPWM中常用等腰三角形波当作载波。当调制波与载波相交时（如图），由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻。具体做法是，当U相的调制波电压Uru高于载波电压Ut时，使相应的开关器件IGBT1导通，输出正的脉冲电压；当Uru低于载波电压Ut时使IGBT1关断，输出电压为零。在Uru的负半周中，可用类似方法控制桥臂IGBT4，输出负的波形电压序列。改变调制波的频率时，输出电压基波的频率也随之改变；降低调制波的幅值时，各段脉冲的宽度都将变窄，从而使输出电压基波的幅值也相应减小。即实现对整流器的控制。（2）三相整流电路分析 三相的情况与单相相同，此处不再累述。 三相电路图如下。 输出波形图如下。 五、结语 HVDCLight技术涉及电力系统、材料、控制等学科。由于目前国内还未有相关工程实践经验，因此在开展HVDCLight技术工程应用的研究中，要充分调研国外HVDCLight技术的研究成果和相关工程经验，对其关键技术进行重点研究。可以相信，随着电力电子器件、计算机控制等技术的不断发展，HVDCLight的输送容量、电压等级将不断提高，而系统损耗和成本将不断下降，加上国外现有实际工程的运行经验以及能源战略和能源结构的不断调整和完善，HVDCLight必将在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电、交流电网互联等应用领域得到更快的发展。六、参考文献 1.陈建业等编著.电力电子技术在电力系统中的应用.北京:机械工业出版社,2021.8 2.周国梁作.基于电压源换流器的高压直流输电系统控制策略研究.华北电力大学（保定）,博士学位论文,2021.5 3.杨秀,郭晨吉,金红核作.轻型高压直流输电综述.华东电力,第37卷第4期2021年4月 4.马振军作.轻型HVDC和SVC简介.高压电器,第38卷第6期2021年12月 5.彭容,周雒维,杜雄作.一种新型的电压源换流器.重庆大学学报（自然科学版）,第28卷第3期2021年3月 6.丁奇,严东超,曹启蒙作.三相电压型PWM整流器控制系统设计方法的研究.电力系统保护与控制,第37卷第23期2021年12月 7.从振作.轻型高压直流输电控制策略研究.西南交通大学,硕士学位论文.2021年6月8.胡兆庆,毛承雄,陆继明,李国栋作.一种新型的直流输电技术--HVDCLight.电工技术学报,第20卷第7期2021年7月 9.刘波,丁明,吴红斌作.轻型高压直流输电系统的MATLAB仿真.合肥工业大学学报(自然科学版),第28卷第6期2021年6月 10.徐政.陈海荣作.电压源换流器型直流输电技术综述.高电压技术,第33卷第1期2021年1月七、致谢词 在这短短的几天时间里收获颇丰，不仅仅是知识的加深和巩固，更是一次思维的历练。在这里，首先要感谢褚老师给我们这次锻炼的机会，其次要感谢这次过程中褚老师给予我们的指导。求学历程是艰苦的，但又是快乐的，我相信，过程走好了，结果一定不会坏。本文参考了大量的文献资料，在此，向各学术界的前辈们致敬，感谢他们所作出的成绩。最后，我要谢谢我的父母，没有他们辛勤的付出也就没有我的今天，在这一刻，将最崇高的敬意献给你们！

咖啡店创业计划书第一部分：背景在中国，人们越来越爱喝咖啡。随之而来的咖啡文化充满生活的每个时刻。无论在家里、还是在办公室或各种社交场合，人们都在品着咖啡。咖啡逐渐与时尚、现代生活联系在一齐。遍布各地的咖啡屋成为人们交谈、听音乐、休息的好地方，咖啡丰富着我们的生活，也缩短了你我之间的距离，咖啡逐渐发展为一种文化。随着咖啡这一有着悠久历史饮品的广为人知，咖啡正在被越来越多的中国人所理解。第二部分：项目介绍第三部分：创业优势目前大学校园的这片市场还是空白，竞争压力小。而且前期投资也不是很高，此刻国家鼓励大学生毕业后自主创业，有一系列的优惠政策以及贷款支持。再者大学生往往对未来充满期望，他们有着年轻的血液、蓬勃的朝气，以及初生牛犊不怕虎的精神，而这些都是一个创业者就应具备的素质。大学生在学校里学到了很多理论性的东西，有着较高层次的技术优势，现代大学生有创新精神，有对传统观念和传统行业挑战的信心和欲望，而这种创新精神也往往造就了大学生创业的动力源泉，成为成功创业的精神基础。大学生创业的最大好处在于能提高自己的潜力、增长经验，以及学以致用;最大的诱人之处是透过成功创业，能够实现自己的理想，证明自己的价值。第四部分：预算1、咖啡店店面费用咖啡店店面是租赁建筑物。与建筑物业主经过协商，以合同形式达成房屋租赁协议。协议资料包括房屋地址、面积、结构、使用年限、租赁费用、支付费用方法等。租赁的优点是投资少、回收期限短。预算10-15平米店面，启动费用大约在9-12万元。2、装修设计费用咖啡店的满座率、桌面的周转率以及气候、节日等因素对收益影响较大。咖啡馆的消费却相对较高，主要针对的也是学生人群，咖啡店布局、格调及采用何种材料和咖啡店效果图、平面图、施工图的设计费用，大约6000元左右3、装修、装饰费用具体费用包括以下几种。(1)外墙装饰费用。包括招牌、墙面、装饰费用。(2)店内装修费用。包括天花板、油漆、装饰费用，木工、等费用。(3)其他装修材料的费用。玻璃、地板、灯具、人工费用也应计算在内。整体预算按标准装修费用为360元/平米，装修费用共360*15=5400元。4、设备设施购买费用具体设备主要有以下种类。(1)沙发、桌、椅、货架。共计2250元(2)音响系统。共计450(3)吧台所用的烹饪设备、储存设备、洗涤设备、加工保温设备。共计600(4)产品制造使用所需的吧台、咖啡杯、冲茶器、各种小碟等。共计300净水机，采用美的品牌，这种净水器每一天能生产12l纯净水，每一天销售咖啡及其他饮料100至200杯，价格大约在人民币1200元上下。咖啡机，咖啡机选取的是电控半自动咖啡机，咖啡机的报价此刻就应在人民币350元左右，加上另外的附件也不会超过1200元。磨豆机，价格在330―480元之间。冰砂机，价格大约是400元一台，有点要说明的是，最好是买两台，不然夏天也许会不够用。制冰机，从制冰量上来说，一般是要留有富余。款制冰机每一天的制冰量是12kg。价格稍高550元，质量较好，所以能够用很多年，这么算来也是比较合算的。5、首次备货费用包括购买常用物品及低值易耗品，吧台用各种咖啡豆、奶、茶、水果、冰淇淋等的费用。大约1000元6、开业费用开业费用主要包括以下几种。(1)营业执照办理费、登记费、保险费;预计3000元(2)营销广告费用;预计450元7、周转金开业初期，咖啡店要准备必须量的流动资金，主要用于咖啡店开业初期的正常运营。预计2000元共计： 120000+6000+5400+2250+450+600+300+1200+1200+480+400+550+1000+3000+450+2000=145280元第五部分：发展计划1、营业额计划那里的营业额是指咖啡店日常营业收入的多少。在拟定营业额目标时，必须要依据目前市场的状况，再思考到咖啡店的经营方向以及当前的物价情形，予以综合衡量。按照目前流动人口以及人们对咖啡的喜好预计每一天的营业额为400-800，根据淡旺季的不同可能上下浮动2、采购计划依据拟订的商品计划，实际展开采购作业时，为使采购资金得到有效运用以及商品构成达成平衡，务必针对设定的商品资料排定采购计划。透过营业额计划、商品计划与采购计划的确立，我们不难了解，一家咖啡店为了营业目标的达成，同时有效地完成商品构成与灵活地运用采购资金，各项基本的计划是不可或缺的。当一家咖啡店设定了营业计划、商品计划及采购计划之后，即可依照设定的采购金额进行商品的采购。经过进货手续检验、标价之后，即可写在菜单上。之后务必思考的事情，就是如何有效地将这些商品销售出去。3、人员计划为了到达设定的经营目标，经营者务必对人员的任用与工作的分派有一个明确的计划。有效利用人力资源，开展人员培训，都是我们务必思考的。4、经费计划经营经费的分派是管理的重点工作。通常能够将咖啡店经营经费分为人事类费用(薪资、伙食费、奖金等)、设备类费用(修缮费、折旧、租金等)、维持类费用(水电费、消耗品费、事务费、杂费等)和营业类费用(广告宣传费、包装费、营业税等)。还能够依其性质划分成固定费用与变动费用。我们要针对过去的实际业绩设定可能增加的经费幅度。5、财务计划财务计划中的损益计划最能反映全店的经营成果。咖啡店经营者在营运资金的收支上要进行控制，以便做到经营资金合理的调派与运用。总之，以上所列的六项基本计划(营业额、商品采购、销售促进、人员、经费、财务)是咖啡店管理不可或缺的。当然，有一些咖啡店为求管理上更深入，也能够配合工作实际需要制订一些其他辅助性计划。第六部分：市场分析2019-2021年中国咖啡市场经历了高速增长的阶段，在此期间咖啡市场总体销售的复合增长率到达了17%;高速增长的市场为咖啡生产企业带给了广阔的市场空间，国外咖啡生产企业如雀巢、卡夫、ucc等企业纷纷加大了在中国的投资力度，为争取未来中国咖啡市场的领先地位打下了良好的基础。咖啡饮料主要是指速溶咖啡和灌装即饮咖啡两大类咖啡饮品;在速溶咖啡方面，2018-2021年间中国速溶咖啡市场规模年均增长率到达16%，显示出还处于成长阶段的中国速溶咖啡市场的高增长性和投资空间;在灌装即饮咖啡方面，2008-2010年间中国灌装即饮咖啡市场年均增长率也同样到达15%;未来几年，中国咖啡饮料的前景仍将被看好。现今咖啡店主要是以连锁式经营，市场主要被几个集团垄断。但由于几个集团的咖啡店并没有个性主题，很难配合讲求特式的年青人。我们亦有思考到其他饮品店的市场竞争状况，但发现这些类似行业多不是以自助形式经营，亦很难配合讲求效率的年青人。故我们认为开设自助式主题咖啡店能到达年青人的需要，尚有很多发展空间。有数据证明，中国的咖啡消费量正逐年上升，而有望成为世界重要的咖啡消费国。第七部分：营销策略1、同行业竞争分析知己知彼，百战百胜。咖啡店经营