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行业领域

高新技术改造传统产业

需求背景

变压器是电网中的重要设备，传统的变压器是通过控制断路器直接投入到电网系统中，即硬投切。这种投切方式在变压器直接接入到电网系统时产生的瞬时大电流冲击，会对电网运行的稳定性造成影响，严重时甚至会导致变压器损坏。

晶闸管的应用除了满足电机软起动要求外，在特定情况下可以作为软开关对变压器进行投切，实现变压器的软起动，以降低变压器投入到电网系统中时所产生的冲击电流，这就要求晶闸管的触发导通能精确控制和调节。

双向晶闸管控制是晶闸管的一种典型控制方式。参照图1，现有的双向晶闸管控制系统包括正向晶闸管、反向晶闸管、第一磁环变压器T1和第二磁环变压器T2。第一磁环变压器的线圈原边连接第一触发系统，第一磁环变压器的副边线圈的一端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与正向晶闸管的门极连接，副边线圈的另一端与正向晶闸管的阳极连接；第二磁环变压器的线圈原边连接第二触发系统，第二磁环变压器的副边线圈的一端连接二极管D2的正极，二极管D2的负极与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与反向晶闸管的阳极连接，副边线圈的另一端与反向晶闸管的门极连接。

这种控制方式通过两个独立的触发系统分别对正向晶闸管和反向晶闸管进行控制，采用磁环串联触发，触发信号传递过程无法进行信号识别，可能出现晶闸管在特定情况下无法有效触发或者触发精度受到影响，有待改进。

需解决的主要技术难题

晶闸管开关特性复杂：晶闸管是一种半控型电力半导体器件，其开关特性比较复杂，对控制信号的准确性和稳定性要求较高。在双向智能晶闸管控制系统中，需要对晶闸管的开关特性进行深入研究和精确控制，以确保系统的正常运行。

精确控制和稳定性要求高：双向智能晶闸管控制系统需要实现对电流的精确控制和稳定运行，以满足各种应用场景的需求。然而，在实际运行中，受到多种因素的影响，如电源电压波动、负载变化等，可能导致系统的不稳定。因此，需要采取有效的控制策略和算法，提高系统的稳定性和鲁棒性。

热管理和散热问题：由于晶闸管在运行中会产生大量的热量，因此双向智能晶闸管控制系统的热管理和散热问题是一个关键难题。如果热量不能得到有效散发，会导致器件性能下降甚至损坏。因此，需要设计合理的散热结构和散热方案，以保证系统的稳定运行。

电磁兼容性问题：双向智能晶闸管控制系统在运行中会产生强烈的电磁干扰，对周围电路和设备产生影响。因此，需要采取有效的电磁兼容性设计和测试，确保系统对周围环境的影响在可接受范围内。

系统集成和调试难度大：双向智能晶闸管控制系统涉及多个模块和组件的集成和调试，包括智能控制模块、晶闸管驱动模块、电流检测模块等。各模块之间的接口和通信需要精确匹配和调试，以确保系统的正常运行。

故障诊断和可靠性要求高：双向智能晶闸管控制系统对于故障诊断和可靠性要求较高。系统应具备自诊断和故障预警功能，能够在出现故障时快速定位并采取相应的保护措施，以避免故障扩大或损坏设备。同时，系统还应进行充分的可靠性设计和测试，确保长时间运行下的稳定性和可靠性。

实时监控和管理：双向智能晶闸管控制系统需要实现实时监控和管理，以便及时掌握系统运行状态并进行相应的调整。这需要开发实时数据采集、处理和显示等功能，并具备远程监控和管理的能力。

优化控制策略和算法：为了提高双向智能晶闸管控制系统的性能和效率，需要不断优化控制策略和算法。通过对系统运行数据的分析和实验验证，不断调整和优化控制策略及算法，以满足不同应用场景的需求。

期望实现的主要技术目标

1. 实现双向控制：该系统应能够通过智能晶闸管实现电源电压的双向控制，即能够控制电压的上升和下降。
2. 高性能和高效率：系统应具备高性能和高效率的特点，能够在不同的工况条件下稳定运行，并具有较低的能量损失。
3. 智能化和自动化：系统应具备智能化和自动化的特点，能够根据输入信号的变化自动调整控制参数，实现最优控制。
4. 安全性和可靠性：系统应具备安全性和可靠性的特点，能够保证在复杂环境和不同工况条件下稳定运行，避免发生意外事故。
5. 易于操作和维护：系统应具备易于操作和维护的特点，能够方便地进行参数设置、调试和维修，降低使用成本。
6. 适应性强：系统应能够适应不同的应用场景和工况条件，能够根据需要进行定制和扩展。
7. 经济性：在满足性能和可靠性的前提下，系统应尽可能降低生产成本，提高性价比和市场竞争力。

需求解析

解析单位：湖北省襄阳市 解析时间：2023-10-30

赵亮

襄阳市科协

主任

综合评价

该技术需求背景介绍和需要解决的主要技术难题分析基本合理，研发内容和期望实现的技术目标明确，通过专家联合研发基本可以实现。 需要注意把握技术需求的重要性、可行性、成本和时间等方面的综合考虑，以确定技术需求的优先级和实施方案

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