【摘要】：大容量電力電子裝置是智能電網靈活交流輸電、高壓直流輸電、可再生能源發(fā)電等應用領域的核心部件,是近幾年電力電子技術的研究熱點。本論文主要研究大容量多電平注入式電流源型變換器,該拓撲結構可以實現(xiàn)主橋臂開關器件零電流關斷,從而主橋功率器件可以采用半控型器件晶閘管,大幅提高變換器裝置的容量。針對多電平注入式電流源型變換器的工作特性、脈寬調制、閉環(huán)控制、參數(shù)計算等關鍵技術,本論文主要從以下幾個方面展開研究:推導了m電平注入式電流源型變換器拓撲的交流側電流、直流側輸出電壓以及系統(tǒng)等效容量的通用公式;針對隔離變壓器容量和體積都較大的缺點,提出一種基于自耦變壓器的多電平注入式電流源型變換器拓撲,從系統(tǒng)等效容量角度與基于隔離變壓器的系統(tǒng)進行對比分析,證明基于自耦變壓器的多電平注入式電流源型變換器在減小系統(tǒng)容量方面的優(yōu)勢,并討論兩種拓撲的適用場合。分析系統(tǒng)注入電路脈沖序列的通用構成原則,提出采用脈沖基本單元進行排列組合構成注入電路脈沖的方法;研究不同注入電路脈沖方案對系統(tǒng)電流質量的影響,提出脈沖序列優(yōu)化目標并據(jù)此將脈沖方案進行分類討論分析,提出注入電路脈沖的優(yōu)化設計和改進方法,為實際工程中注入電路脈沖方案的選取提供依據(jù);分析了多電平注入電路的工作原理,研究表明注入電路在特定注入電路開關脈沖作用下可以有效抑制兩主變換橋直流側輸出電壓不平衡對系統(tǒng)電流質量的影響。分析了多電平注入式電流源型變換器實現(xiàn)四象限運行的工作原理,并研究其直流側電流閉環(huán)控制策略,指出該系統(tǒng)由于只存在單一控制變量而無法對有功功率和無功功率進行獨立控制;通過兩組變換器分別在直流側串聯(lián)、交流側并聯(lián)的形式增加一組控制變量,構成雙橋串聯(lián)結構,研究雙橋串聯(lián)系統(tǒng)的功率解耦控制原理,提出一種預測直接功率控制策略;通過兩組變換器在交、直流側并聯(lián)的形式構成雙橋并聯(lián)結構,研究表明該結構更適合應用于單位功率因數(shù)運行的大電流場合,根據(jù)該結構提出一種直流電流的均流控制方法,仿真驗證上述控制策略的有效性。搭建了雙橋MLR-CSC的小容量樣機實驗平臺,分別對單橋、雙橋串聯(lián)和雙橋并聯(lián)系統(tǒng)的理論分析和仿真結果進行實驗驗證;通過分析注入電感值與注入支路電流紋波系數(shù)之間的關系,提出一種注入電感參數(shù)的設計方法,使其在保證正常工作的前提下盡可能減小系統(tǒng)體積和造價,并采用均衡電抗器替代傳統(tǒng)直流注入電感,進一步減小了平波元件的成本和體積;針對多電平注入式電流源型變換器的實際工程應用,以背靠背高壓直流輸電系統(tǒng)和六相永磁同步電機驅動系統(tǒng)為例展開研究工作。主要針對多電平注入式電流源型變換器在特定應用場合下的拓撲組合形式、工作特性、系統(tǒng)控制策略等方面技術進行研究,為變換器的實際工程應用提供參考依據(jù)。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM46
【圖文】：

逡逑撲中最常見的為串聯(lián)或并聯(lián)型１２脈波變換器［３？６］，型１２脈波變換器由兩組晶閘管三相變換器在直流側脈波變換器的兩組晶閘管變換器直流側需經平衡電抗后并聯(lián)構成，平衡電抗器用于吸收兩組變換器直流側橋可以同時獨立工作。兩種結構的１２脈波變換器都是流波經變壓器移相后疊加，消除網側電流中的６（２／－１）網側電流ＴＨＤ約為１５．３％，只包含１２／±１（／＝１，２，３，…）（ａ）串聯(lián)型１２脈波變換器逡逑Ｌ邋？邋？逡逑

（２）基于變抽頭電抗器的諧波注入式電流型變換器逡逑文獻［９５－９８］采用變抽頭電抗器與開關器件代替ＩＰＲ作為直流紋波注入的主要逡逑單元，構成變抽頭六相變換器系統(tǒng)（如圖１－５所示），從而使網側電流和直流側電逡逑壓形成多脈波的效果，系統(tǒng)結構更加簡單、運行可靠且更具有經濟性。同時該拓逡逑撲可簡單的通過增加抽頭數(shù)拓展其脈波數(shù)，當抽頭數(shù)為ｎ時系統(tǒng)脈波數(shù)為１２ｎ。但逡逑注入開關采用半控器件晶閘管，裝置的控制比較復雜，且變抽頭電抗器取不同變逡逑比時，對系統(tǒng)諧波抑制效果的影響較大，然而變抽頭電抗器的最優(yōu)變比難以確定，逡逑文獻［９８－１００］通過不同的方法確定了三種不同的最優(yōu)變比值，這對系統(tǒng)設計和實現(xiàn)逡逑帶來了困難。同時，該拓撲只消除了網側電流的部分低次諧波成分，對高次諧波逡逑并無任何消除或削弱的能力，甚至造成高次諧波幅值的成倍增長。逡逑７逡逑

壓器進行對比。逡逑２．１邋ＭＬＲ－ＣＳＣ拓撲結構逡逑本文所研宄的并聯(lián)型多電平注入式電流源型變換器拓撲結構如圖２＿１所示（電逡逑平數(shù)為ｍ，邋ｍ＾３）。該拓撲主要由隔離型移相變壓器、兩組三相主變換橋、直流側逡逑多電平注入電路和直流側負載四部分構成。逡逑？－二＾邋入單邋ｐ逡逑邐邐邋Ａ邋！邐ｌ＆ｒｌｌ邐邐逡逑知丨邋Ｓｙｎ，邋Ｓｙｓ邐ｊ邋Ｓ邋Ｉ邐＾５邐Ｓｄ＼邐Ｓｐｓ逡逑邐ｌ邐ｊ邐邐逡逑邐—ｈｉ邋＾ｙ＼邋Ｊｌ＼邋＼邋ＴＡｗ－ｎ邋＊邐逡逑－ｆ邋－ｆ邋－ｆ邋、邐一＾Ｊｄｃ邐－ｆ逡逑辦４邋＾Ｙ６邋＾Ｙ２邐■邐Ｓｐ４邋Ｓ＊￡＞６邋Ｓｆ）２逡逑．邐ｎ邐．逡逑＾邐逡逑邐４邋ａＤ邐逡逑Ｏ’ｑ邋？邋ＷＹＹＷＶＷ＾逡逑Ｑ［ｂ邋＾邋ｙｖｖｖｖｖｖ＾ｒｖ邋ｃ逡逑0ｈ邋＾邋ＶＹＹＹＹＹＶ＞°ｙ＿逡逑圖２－１并聯(lián)型多電平注入式電流源型變換器拓撲（ｍ電平）逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｈｅ邋ｔｏｐｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋ＭＬＲ－ＣＳＣ邋ｉｎ邋ｐａｒａｌｌｅｌ邋（ｍ－ｌｅｖｅｌ）逡逑１７逡逑

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 趙建陽;張福民;劉福貴;劉永和;;電流注入式HVDC換流器功率控制方法的研究[J];高電壓技術;2015年07期

2 嚴干貴;鐘誠;苑春明;;多電平電流源變流器研究綜述[J];電網技術;2015年07期

3 姚良忠;吳婧;王志冰;李琰;魯宗相;;未來高壓直流電網發(fā)展形態(tài)分析[J];中國電機工程學報;2014年34期

4 趙建陽;張福民;劉福貴;劉永和;王晨宇;;光伏多電平電流重注入換流器電流控制方法的研究[J];高電壓技術;2014年08期

5 徐政;薛英林;張哲任;;大容量架空線柔性直流輸電關鍵技術及前景展望[J];中國電機工程學報;2014年29期

6 楊曉峰;林智欽;鄭瓊林;游小杰;;模塊組合多電平變換器的研究綜述[J];中國電機工程學報;2013年06期

7 陳杰;龔春英;陳家偉;張方華;嚴仰光;;多脈波整流技術在風力發(fā)電中的應用[J];電工技術學報;2012年04期

8 鮑建宇;鮑衛(wèi)兵;張仲超;;單相電流型多電平變流器自均流特性[J];電工技術學報;2010年04期

9 張方華;王明;馬義林;;輸入電壓不平衡時的12脈沖自耦變壓整流器[J];航空學報;2010年04期

10 趙爭鳴;鄒高域;;大容量電力電子應用系統(tǒng)及其關鍵問題綜述[J];大功率變流技術;2010年02期

相關博士學位論文 前2條

1 高蕾;多相整流變壓器輸出電壓不平衡及其影響的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

2 白志紅;電流型多電平變流器的一些相關理論以及應用技術研究[D];浙江大學;2008年

相關碩士學位論文 前1條

1 楊文鐵;變抽頭六相整流器及其在變頻器中的應用[D];華中科技大學;2011年

本文編號：2762021