發(fā)布時間：2020-06-20 23:09

【摘要】：電力電子變壓器(Power Electronic Transformer,PET)是一種由電力電子變換器和高頻變壓器組合,具備能量傳輸、電能變換、電氣隔離等功能的新型智能變壓器。得益于其多端口、靈活可控、高兼容性等特點,電力電子變壓器廣泛應用到微網(wǎng),成為未來智能電網(wǎng)發(fā)展中非常重要的電力裝置。在微網(wǎng)中,電力電子變壓器常常面臨著負載不平衡的問題,負載不平衡對電力電子變壓器的穩(wěn)定運行和電能質(zhì)量都會造成嚴重的影響。本文以電力電子變壓器為研究對象,主要對負載不平衡工況下的控制策略展開研究,具體研究內(nèi)容如下:(1)確定了本文研究的電力電子變壓器拓撲,采用輸入級模塊化多電平變流器、隔離級雙有源主動橋變換器、輸出級三相四橋臂變流器的三級級聯(lián)結(jié)構(gòu)。對電力電子變壓器的各級建立數(shù)學模型并闡述其基本原理,研究正常工況下各級的基本控制策略,保證電力電子變壓器系統(tǒng)在正常工況下的穩(wěn)定運行。(2)針對負載不平衡工況,研究系統(tǒng)中二倍頻脈動功率的產(chǎn)生機理,分析了系統(tǒng)的功率流動以及二倍頻功率對隔離級雙有源橋變換器造成的影響。利用二倍頻脈動功率幅值與移相角的關(guān)系,將雙有源橋直流變換器中的非線性環(huán)節(jié)進行線性化建模,并建立其小信號模型,根據(jù)小信號模型在傳統(tǒng)控制策略直流環(huán)節(jié)上增加交流環(huán)節(jié),利用PR控制器控制移相角實現(xiàn)雙有源橋直流變換器按任意比例傳輸系統(tǒng)中的二倍頻脈動功率。(3)建立雙有源橋直流變換器改進控制策略下的線性化小信號模型,在理論上通過推導傳遞函數(shù)驗證改進控制策略的有效性。改進控制策略能夠精確的分配電力電子變壓器中壓直流側(cè)和低壓直流側(cè)滯留的二倍頻功率比例,根據(jù)不同的需求,能夠?qū)崿F(xiàn)抑制直流母線電壓波動,控制二倍頻功率影響范圍等。(4)分析了電力電子變壓器中壓直流母線存在二倍頻脈動功率時輸入級模塊化多電平變流器的電氣特性,主要是交直流功率分析和子模塊脈動功率分析。本文提出采用環(huán)流注入的方式,利用子模塊電容能夠儲能的特性來承擔二倍頻脈動功率,從而使中壓直流母線保持穩(wěn)定。此外,分析了環(huán)流注入后對模塊化多電平變流器的相間環(huán)流以及子模塊電容電壓等電氣特性的影響,提出采用環(huán)流抑制控制策略來抑制由于環(huán)流注入引起的四倍頻環(huán)流。最后,通過對電力電子變壓器各級的控制策略的改進以及協(xié)調(diào)控制,實現(xiàn)了負載不平衡工況下輸出交流電壓對稱、中、低壓直流側(cè)電壓穩(wěn)定,提高了電力電子變壓器交直流端口的電能質(zhì)量。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM41
【圖文】：

制策略的準確性和有效性。逡逑２．１電力電子變壓器的拓撲逡逑電力電子變壓器具有多種拓撲形式，本文采用是ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ結(jié)構(gòu)。如圖２－１所逡逑示：該拓撲由中壓輸入級、中間隔離級、低壓輸出級三級構(gòu)成。中壓輸入級由模塊逡逑化多電平變流器（Ｍｏｄｕｌａｒ邋Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ邋Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，邋ＭＭＣ）實現(xiàn)ＡＣ／ＤＣ變換，其控制目逡逑標是保證中壓側(cè)直流母線穩(wěn)定。中間隔離級為隔離型雙有源主動橋ＤＣ／ＤＣ變換器逡逑（Ｄｕａｌ邋Ａｃｔｉｖｅ邋Ｂｒｉｄｇｅ，邋ＤＡＢ），采用輸入串聯(lián)、輸出并聯(lián)（ＩＳＯＰ）的連接方式，其控制逡逑目標是將中壓直流變換為低壓直流，保證低壓側(cè)直流電壓穩(wěn)定。低壓輸出級采用三逡逑相四橋臂逆變器，完成低壓三相交流電壓的輸出。逡逑中壓輸入級邐中間隔離級邐低壓輸出級逡逑｜邐ＭＭＣ邐］邐［邐ＤＡＢ邐｜邐［邐三逡逑Ｓ邋！邋Ｊｒ＂ｒｎ——－ｒ－ｎ－－！邐！邐逆變器逡逑ｐＳ邋ｉ—＾ｔ－邐￣ｎｒ—丨．．．．邐！逡逑ｉ邐＾邐３邋匯Ｈ橋二３［晰邋ｉ邋？＋和和邐；逡逑！邐——｛邐１邐；邋Ｉ邋；：邐ｉ邋ｎ個ｄａｂ邋ｊｌ！邋ｎ邋ｂ邐邐邐ｒ－逡逑ｉ邐＼邐ｉ邋２邋！ｉ邐ｖ邋ＩＳ０Ｐ邋１２！邐邐！逡逑！邋ｆｅｎ邋Ｕｍ邋Ｎｍｕ！邋：ｌ＾邐NNN；逡逑ｐｓｐ邋｜邋ｊｌ邋晰＾［晰邋ｊ邋［邐＂Ｑ＾Ｕ逡逑…｝Ｚ＾ＳＭｎ｜邋｝＝｜ｓｊ＾１邋ｊ＝｜ｓｉ＾１邋｜邐１邋——邐——邋ｊ邋１＾邐邐＾邐＞邐｜逡逑中壓交流邐■？中壓直流邐＋低壓直流邋邐？低壓交流逡逑圖２－１電力電子變壓器拓撲逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｏｐｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋ｐｏｗｅｒ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ邋ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ逡逑通過對該拓撲的分析可知，與其他形式的拓?

丨、邐ＭｓＭｌＪ０＝１．．．２？）邐－＼：ｉ｝ｐ，ｉ｝ｎ＜０邋ｊ逡逑圖２－４電容均壓控制器逡逑Ｆｉｇ．２－４邋Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ邋ｏｆ邋ｖｏｌｔａｇｅ邋ｂａｌａｎｃｉｎｇ邋ｓｔｒａｔｅｇｙ逡逑不同的調(diào)制策略下采用不同的均壓控制，在ＣＰＳ－ＳＰＷＭ調(diào)制策略下，通常采用逡逑分級均壓策略。如圖２－４所示，該控制策略分為兩部分：電容電壓平均控制和電容逡逑電壓均衡控制，電容電壓平均控制采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的控制策略，外環(huán)電壓逡逑是每相子模塊電容電壓的算術(shù)平均值《廣，通過與子模塊電容平均值的額定值逡逑作差，經(jīng)過ＰＩ控制器輸出作為電流內(nèi)環(huán)的給定值，電流內(nèi)環(huán)的反饋值是環(huán)流，可以逡逑１４逡逑

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 袁義生;張育源;周盼;黃志敏;;抑制兩級式逆變器中間母線電壓二次紋波的方法[J];華東交通大學學報;2015年06期

2 周洋;胡鵬飛;江道灼;張科波;;模塊化多電平換流器改進最近電平調(diào)制策略[J];浙江大學學報(工學版);2015年08期

3 林周宏;劉崇茹;李海峰;田鵬飛;洪國巍;;模塊化多電平換流器的子模塊電容電壓分層均壓控制法[J];電力系統(tǒng)自動化;2015年07期

4 孫強;葛旭波;劉林;徐欣;張義斌;曾沅;尹明;;國內(nèi)外智能電網(wǎng)評價體系對比分析[J];電力系統(tǒng)及其自動化學報;2011年06期

5 鄧衛(wèi)華,張波,胡宗波;電力電子變壓器電路拓撲與控制策略研究[J];電力系統(tǒng)自動化;2003年20期

6 方華亮,黃貽煜,范澍,陸繼明,毛承雄;配電系統(tǒng)電力電子變壓器的研究[J];電力系統(tǒng)及其自動化學報;2003年04期

相關(guān)博士學位論文 前4條

1 李響;機車電力電子變壓器控制策略研究[D];北京交通大學;2018年

2 李金科;模塊化多電平變流器環(huán)流控制策略研究[D];北京交通大學;2018年

3 周嘯;三相四橋臂微網(wǎng)變流器控制策略研究[D];北京交通大學;2015年

4 歐陽暉;大功率四象限變流器控制技術(shù)研究[D];華中科技大學;2012年

相關(guān)碩士學位論文 前5條

1 王小星;多端直流輸電系統(tǒng)控制策略的研究[D];北京交通大學;2017年

2 殷曉東;AC-DC-DC變換器中間直流二次紋波電壓抑制控制策略研究[D];西南交通大學;2017年

3 張冀川;模塊化多電平換流器調(diào)制策略研究[D];北京交通大學;2016年

4 苑曉W

本文編號：2723105