2024年2月28日发(作者：)

●■■Ｉ　■　ｅｍ　ｌＣ　ＫｅＳｅａｒＣｎ　术交流　ＳＴＳ是一个两输入一输出的设备，两个输入分别与主　用电源和备用电源相连，输出端接用电设备，ＳＴＳ结构示　意图见图１。ＳＴＳ由双向晶闸管、机械开关和检测控制驱　动电路组成。双向晶闸管是ＳＴＳ重要的组成部分，负责　主／备电源之间的快速切换。机械开关在晶闸管维护时旁　路导通，保证对负载不问断供电。检测控制驱动电路完成　对供电状态的检测、控制分析和驱动晶闸管的功能。　＇　ＳＴＳ　１．‘ａ＿ｂ．－ｈ一　、　ｆ　帆槭开关　Ｉ　ｒ－一－　罔　图１主电路结构示意图　１．２工作原理　ＳＴＳ采用主／备用两路交流供电输入，当它处于“自　动”工作方式下，正常时接通主用支路，对交流重要负载　进行供电。一旦主用支路失电，ＳＴＳ控制晶闸管自动切换　到备用支路供电。当备用支供电时，一旦主用支路得电，　ＳＴＳ通过控制晶闸管能自动切换到主用支路供电。当晶闸　管支路发生故障时，可以通过并联的接触器来完成主／备　电切换功能，并可以断开晶闸管两端的断路器，更换晶闸　管模块。　ＳＴＳ的所有的转换都是快速的先断后合，主／备电源　之间不会产生冲击电流，所有的转换都在小于１０ｍｓ的时　间内完成。　２断电快速检测的方法　ＳＴＳ是当主电断电或者故障后，快速切换到备用电源，　保证重要负载不间断供电。快速检测断电是保证快速切换　的前提，检测断电时间越短，切换时间就越短，对负载的　影响就越小，因此突破断电快速检测技术势在必行。下面　对滑动窗口模型有效值法、三相绝对值之和法和ｄｑ变换　法三种常用的断电快速检测方法进行详细介绍。　２．１滑动窗口模型有效值法　通常采用有效值计算法判断是否断电，常用的交流有　效值计算是在一个工频周期内完成的，至少有２０ｍｓ延时，　不能满足断电判断的要求。利用滑动窗口模型计算瞬时有　７８　机电设备２Ｏｌ４／ｏ６　效值，运算速度快，对周期性干扰有良好的抑制作用，平　滑度高，是比较理想的瞬时断电检测方案。滑动窗口模型　见图２。任一时刻，滑动窗口向右滑动一个元素，有一个　新的元素进入滑动窗口，同时有一个最先进来的元素滑出　窗口。滑动窗口数Ⅳ越大，处理的结果越精确，Ⅳ很大时，　会造成系统存储资源的浪费，需要根据实际应用合理取值。　ｖ（ｏ）　１）　２）　●●●　…　图２滑动窗口模型　数字系统的交流采样信号的有效值计算公式为：　＝　式中：　是交流信号的有效值；ｖ（ｆ）是经过Ａ／Ｄ转　换的离散化采样数据；Ⅳ是采样周期点数。　因ＤＳＰ计算平方根运算时间长，为简化运算，这里　按式（２）进行计算。　１　Ⅳ　＝　・÷∑Ｖ２（ｆ）　（２）　式中：　是交流信号有效值的等效值；ｖ（ｆ）是经过　Ａ／Ｄ转换的离散化采样数据；Ⅳ是采样周期点数；６ｃ是为　防止计算值溢出而添加的调节系数。　正弦信号对称性较好，每个正弦半波的有效值是相同　的，周期采样点可以减小到半个工频周期（１０ｍｓ）。采样频　率为１０ｋＨｚ，那么采样周期点数只需要１００个点，滑动窗　口大小设置为Ｎ＝１００。　本系统连续取１００个采样值看成一个队列，队列的长　度固定为１００，这１００个数使用式（２）进行处理，得到的结　果称为交流信号的瞬时有效值。每次采样到的一个新数据　就放入队列的队尾，并扔掉原来队首的数据（先进先出原　则），重新对新的队列数据进行计算得到新的瞬时有效值，　以此递推。每个ＤＳＰ中断周期都会得到一次计算结果，　若持续ｎ次计算的瞬时有效值小于设定的阀值，就认为断　电发生。断电检测的时间取决于ｎ的值，　越小检测速度　越陕，但易受干扰，因此该值要根据实际调整。　滑动窗口模型有效值法采用滑动窗口模型计算有效　值，有效缩短了计算有效值的时间，对三相电压进行有效　值检测，可以检测出一相、两相和三相断电情况。　

２．２三相绝对值之和法　三相对称的工频交变电源，每一相都是周期的正弦波，　相电压瞬时值是正弦交变的，难以根据单相的瞬时电压值　判断是否断电。三相瞬时电压的绝对值之和波动比较小，　可以作为断电检测的方法。下面详细介绍三相绝对值之和　法判断断电的原理：　三相对称的电压为：　ｌ　Ｖ日＝　ｓｉｎ缈ｆ　｛　＝　ｓｉｎ（ｃｏｔ一２Ⅱ／３）　（３）　【Ｖｃ＝　ｓｉｎ（ｃｏｔ＋２　／３）　式中：　电压峰值。三相电压绝对值之和为：　＝ＩＶａＩ＋ｌｖｂｌ＋ｌｖｃｌ　…　：　（Ｉ　ｉ　Ｉ＋Ｉ　ｉ　（　一２　／３）ｌ＋Ｉ　ｉ　（　＋２　／３）Ｉ）　当ｃｏｔ＝＋ｘ／２＋，ｚ７ｃ时，　＝２　；当ＣＯｔ＝　时，　Ｖｍｉ　：４３ｖｍ；可以看出三相电压绝对值之和在４３Ｅｍ～　２　变化，因此若三相电压绝对值之和小于一定的阀值，　就可以认为断电发生。　三相绝对值之和法检测迅速，计算量小，但由于计算　的是三相电压的信息，没有对各相进行分别检测判断，因　此不能快速检测一相或二相断电；两相或一相断电后，检　测时间会延长，且当阀值设置比较大的情况下，可能不能　检测出断电的状态。　２．３　ｄｑ变换法　三相ａｂｃ静止对称坐标系经过坐标变换可以变换到　两相同步旋转ｄｑ坐标系即为ｄｑ变换，ｄｑ变换的突出优　点是将ａｂｃ坐标系中的基波正弦变量变换成ｄｑ坐标系的　直流分量，直流分量便于计算与比较，为．陕速断电检测提　供方便。ｄｑ变换法检测断电原理如下：　ａｂｅ－　变换：　［　［。１　一１／２　７２　ｏ＃ｄｑ变换：　ｌ『－　］『ｓｉｎＶｑＪ　ｌ—ｓ缈刎　ｆ　ａｂｃ－ｄｑ变换为：　Ｉｖｄ］＝Ｃ．（７３２圈　一　式中：Ｃ：ｌ　Ｌ—ＣＯＳ㈣　　ＣＯｔ—ｓ？ｉｎ　Ｊ　ｆ　ｌ　：＝　［０１　：　］　瞬时电压有效值为：　√ｖ　＋ｖ；　（８）　式中：　和Ｖｑ为直流电压，当断电发生时，Ｐ　瞬时　值会马上下降，与设定的阀值进行比较，迅速检测出断电　状态的发生。阀值可以根据实际需要设定，阀值越大越灵　敏，但容易误判断；阀值越小越可靠，但检测时间较长，　需要折中选取。　可以看出三相绝对值之和法和ｄｑ变换法是同一种检　测方法的不同坐标系下表现形式。ｄｑ变换法检测迅速、　灵敏，但也由于将三相电压进行综合检测判断，因此不能　区分出其中一相或两相断电，当其中一相或两相断电时，　检测时间会延长。　３断电快速检测方法对比分析　滑动窗口模型有效值法、三相绝对值之和法和砌变　换法都能较快地检测出断电的发生，但各有优缺点。以下　仿真分析此三种断电快速检测方法的优缺点：　仿真１：三相电源电压突然同时断电，仿真中阀值　都设为０．５ｐ－ｕ．，三种检测方法检测结果如图３所示，其中　上栏为三相电网电压波形，下栏为断电检测信号，低电平　表示断电，以下仿真波形中不再赘述。滑动窗口模型有效　值法断电检测时间为５．６ｒｎｓ，三相绝对值之和法和ｄｑ变换　法为瞬时检测，检测时间约为零。　仿真２：ａ相突然断电，阀值都设为０．５ｐ…Ｕ三种检　测方法检测结果见图４。滑动窗口模型有效值法断电检测　时间为６．２ｍｓ；三相绝对值之和法由于阀值设置过大，未　能检测出ａ相断电；ｄａ变换法检测时间为６．２ｍｓ。　仿真３：ａｂ相同时断电，阀值都设为０．５ｐ－ｕ＿，三种　检测方法检测结果见图５。滑动窗口模型有效值法断电检　测时问为５．６ｍｓ；三相绝对值之和法和ｄｑ变换法检测时间　都为１．７ｍｓ。　以上仿真实验说明，滑动窗口模型有效值法对三相电　压进行有效值检测，可以检测　但较ｄｑ变换法的检灏０时间长　＾ｌＪ咀，乙／ｒｕ　他　Ｕ口　Ｉ口＇　短，但存在不能检测一相断　ｌ；ｄｑ变换法能瞬时　检测三相同时断电，但检测　ｉ相断电检测延时大。　２０１４／０６机电设备　７９　

■■ｌ　■　ｅｍ　ｌＣ　ＫｅＳｅａｒＣｎ　术交流　捌　蠹　嚣　善　加　莩　静　担　擎　井　誊　时闻／ｓ　皇　时间，Ｉ　时阿，ｌ　㈤滑动窗１２１模型有效值法　（ｂ）三相绝对值之和法　摹　蜷　甘　中擎曾蕾　（ｃ）由变换法　图３　三种断电快速检测方法检测结果（三相电源同时断　蠹　馨　蛩　誊　ｔ　Ｉ　耐闻／０　时闯／ｓ　７　＼　奎倥　暑　Ｘ××Ｘ　×Ｉ／Ｗ　Ｗ时问，ｌ　（ａ）滑动窗口模型有效值法　Ｃｏ１三相绝对值之和法　（ｃ）幽变换法　图４　三种断电快速检测方法检测结果（ａ相电源断　■　避　暑　耄　当　●　Ⅲ　Ⅲ时舯，¨●　¨　”　（ａ）滑动窗口模型有效值法　ｏ）三相绝对值之和法　Ｃ（ｃ）由变换法　图５　三种断电快速检测方法检测结果（ａｂ相电源断电）　４实验与结果分析　４．１实验平台介绍　为了验证以上理论分析，研制了一台１２０ｋＶＡ的ＳＴＳ　实验样机，搭建了实验平台，实验平台如图６所示。实验　平台由电网电源，两路输入断路器，ＳＴＳ和电阻负载柜构　驱动。　４．２实验结果　额定状态下，主线路断电后负载电流波形见图７。　由图可以看出，在主电断电后，ＳＴＳ能迅速检测到主电断　电并切换到备用电供电，切换时间约为３ｍｓ，满足切换时　间不大于１０ｍｓ的要求。　成。两路断路器开通和关断模拟主用电或备用电的断电情　形，当主用电支路的断路器断开，则认为主用电断电，备　用电亦然。　图７负载电流切换波形　图６　ＳＴＳ实验平台　５结论　本文详细介绍了滑动窗口模型有效值法、三相绝对值　｛ｊ　ｔ　ｌ　，＿　：　电网频率：５０Ｈｚ；负载：１１２功率　２０２４Ｃ示波器；驱动方式：全脉冲　之和法和ｄｑ变换法三种断电快速检测方法，它们各有优　缺点。滑动窗口模型有效值法对三相电压进行有效值检测，　电阻；测量仪暑　８０　机电设备２０１４　

可以检测出一相、两相和三相断电情况，较三相绝对值之　和法和ｄｑ变换法的检测时间长；三相绝对值之和法检测　时间短，但存在不能检测一相断电的情况：ｄｑ变换法能　ｌ３　７－ｌ４２．　［２】　袁义生，邹娟，程良涛．一种无环流数字控制ＳＴＳ　模块的研制［Ｊ］．华东交通大学学报，２００９，２６（６）：３１—３４．　［３］　ＪａｍｅｓＭＧａｌｍ．Ｓｔａｔｉｃ　ｓｗｉｔｃｈｍｅｔｈｏｄａｎｄａｐｐａｒａｔｕｓ：ＵＳ，　瞬时检测三相同时断电，但检测一相或两相断电检测延时　大。本文研究为ＳＴＳ新型断电快速检测打下了理论基础，　提供了新的思路，具有一定的实际意义。　ＲＥ３８６２５Ｅ［Ｐ］．２００４—１０－１９．　［４］Ｈｙｕｎ－Ｃｈｕｌ　Ｊｕｎｇ．Ｓｔａｔｉｃ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｓｗｉｃｈ　ｄｅｔｖｉｃｅ，ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ａｐｐａｒａｔｕｓｕｓｉｎｇｔｈｅ　ｓｗｉｔｃｈｄｅｖｉｃｅ　ａｎｄ　ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　参考文献：　［１】　叶智俊，吴建德，何湘宁．ＵＰＳ并联系统静态转换开　关的设计与实现［Ｊ］．电源技术学报，２００７，５（２）：　ｍｅｔｈｏｄ１］ｂｅｒｍ￡ＵＳ，２０１０／０２６４７４３Ａ１唧．２０１０－８－２１．　［５］张皆喜．一种新型的双电源静态转换开关的研制［Ｊ】．　通信电源技术，２０１３，３０（１）：６７．７０．　卓越的推进技术　——采埃孚船舶推进系统（ＺＦ　Ｍａｒｉｎｅ）推出全新ＺＦ　ＷＩ　Ｏ０００变速器　６１　Ｏ千瓦（３，５００英　适合恶劣工况的ＺＦ　ＴｏｕｇｈＧｅａ　ｒＴＭ传　全新研制的ＺＦ　Ｗｌ００００商用船　时，额定功率为２，变速器，在本届德国汉堡国际海事展　制马力）。　（ＳＭＭ）中隆重推出。作为全球领先的　作为新一代变速器产品家族中的　动装置系列　采埃孚船舶推进系统在海事展　ＴＭ　船舶推进系统技术领导者，采埃孚船　代表之作，Ｗｌ　００００是基于采埃孚标　期间还推出了全新品牌ＴｏｕｇｈＧｅａｒ舶推进系统推出的ＺＦ　Ｗｌ　００００工作船　准化的零件共享平台进行研发的——　．Ｗ系列的变速器，这一品牌为极具挑　克　变速器将大大增强其ＴｏｕｇｈＧｅａｒＴＭ系　这提升了不同产品系列间部件的通用　战的艰难作业环境而生。安德烈・列变速器的市场竞争力。　ＺＦ　Ｗｌ　００００变速器是特别为商　性，同时提高了零件的可得性。　内尔（Ａｎｄ　ｒ６　Ｋ５ｒｎｅｒ）表示：“长期以　ＺＦ　Ｗ１　００００变速器的传动比为　来，采埃孚船舶推进系统为工作船提　用船市场度身设计的产品。采埃孚船　２．０：１至７．９：１，并拥有可逆转、不可逆　供变速器。我们清楚了解工作船经常　ＰＴｔ）－－￣不同配置的版　在非常严峻的环境下运行时，常常需　舶推进系统商船与快船产品负责人　转和混合动力（安德烈・克内尔（Ａｎｄｒ６　Ｋ６ｒｎｅｒ）表示：　本。安德烈・克内尔（Ａｎｄｒ６　Ｋ６ｒｎｅｒ）强　要更新船舶的动力装置。但无论环境　“我们花了相当长的时间去了解市　调：“这充分体现了我们对市场需求　如何恶劣，采埃孚船舶推进系统的变　场，而其中最重要的是倾听来自市场　的积极反映：ＺＦ　Ｗｌ　００００变速器可以　速器始终坚守岗位，将动力转换为可　的声音、接受反馈，Ｗｌ　００００的诞生　满足客户对于更高减速比的需求。”　靠的推力。不断有客户向我们表示，　正是由此产生的直接成果”。　值得一提的是，该款变速器采　采埃孚船舶推进系统的变速器在恶劣　　０００千瓦　的工况下表现顽强。现在，是时候给　ＺＦ　Ｗｌ　００００变速器专为满足海　用了集成式轴刹功率高达１工船和拖舵市场的应用需求而设计，　（１　３４０英制马力）的顶置式ＰＴＯ，并拥　了。”　与市场同类产品相比，全新紧凑型　有包括ＺＦ　Ａｕｔｏｔｒｏｌｌ￣在内的诸多选装　设计的Ｗｌ　００００产品具有更高的功率　配件，可满足多样化的应用需求以及　　密度。当其以２，１Ｏ０转，分的转速运行　船舶的动态定位需求。文青采埃孚销售服务　Ｄ市场部　２０１４／０６机电设备　８１