風能,太陽能,氫能等新能源因?qū)Νh(huán)境友好的特點,成為化石能源的替代能源。新能源一般通過電力的形式使用和傳輸,電力電子變換器作為微網(wǎng)中新能源與電力系統(tǒng)或負載的接口受到了越來越多的關(guān)注和重視,變換器的控制性能與保護是重要的研究方向。多模式變換器利用一套硬件電路來實現(xiàn)多種控制模式,在滿足系統(tǒng)的不同運行需求時可減小變換器成本、體積和維護費用。為了保證微電網(wǎng)系統(tǒng)高效、可靠、穩(wěn)定運行,本文針對微電網(wǎng)中多模式變換器的控制和保護展開研究,主要包括三方面研究內(nèi)容:1.多模式雙向DC/AC變換器的統(tǒng)一控制架構(gòu),滿足微網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)運行與孤島運行的需求;2.多模式變換器并聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性阻抗判據(jù),保證系統(tǒng)在多能源接入與多控制模式時穩(wěn)定運行;3.多模式并網(wǎng)DC/AC變換器孤島檢測保護方法,為孤島發(fā)生后多模式并網(wǎng)變換器關(guān)機或轉(zhuǎn)為孤島獨立運行提供及時可靠的指令信號。本文探討了一種應用于微電網(wǎng)的多模式雙向DC/AC變換器的控制方法。多模式雙向DC/AC變換器可以作為交流母線、交流電源、交流負載到直流母線、直流電源、直流負載的接口電路,能兼具微電網(wǎng)并網(wǎng)運行和獨立運行的控制需求。根據(jù)對多模式雙向T型三電平DC/AC變換器的小信號建模,本文研究了多模式雙向DC/AC變換器在正負序同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的統(tǒng)一控制架構(gòu),該控制架構(gòu)可以滿足直流側(cè)和交流側(cè)雙向功率流動控制、直流側(cè)電壓控制、適應三相不平衡負載的交流側(cè)電壓控制等。本文搭建了 1OOkW多模式雙向T型DC/AC變換器樣機,設計了變換器樣機體積優(yōu)化的散熱器和低感疊層母排,實驗結(jié)果驗證了所設計多模式雙向DC/AC變換器可以滿足多種控制模式的需求。本文發(fā)展了一種適用于多模式變換器并聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性阻抗判據(jù)。以多模式雙向Boost/Buck變換器和多模式雙向T型三電平DC/AC變換器為例推導多模式變換器的等效阻抗模型;定義由多模式變換器共直流母線并聯(lián)組成的微電網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu),再根據(jù)系統(tǒng)的等效阻抗模型得到穩(wěn)定性相關(guān)傳遞函數(shù),推導得所有傳遞函數(shù)都有相同的分母式,因此只需檢測該公共分母式的零點分布,即可判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性情況。通過將所采用判據(jù)與傳統(tǒng)穩(wěn)定性阻抗判據(jù)比較,可以知道本文探討的判據(jù)對于處理多控制模式多變換器系統(tǒng)是有優(yōu)勢的�；诜肿臃帜甘阶杩古袚�(jù)依賴系統(tǒng)的詳細建模和控制參數(shù),本文進一步探討了適用于實驗使用的基于并聯(lián)阻抗測量的判據(jù)。最后用實驗驗證了所探討穩(wěn)定性判據(jù)的有效性。本文提出了一種基于負載諧振頻率的間歇性無功功率擾動孤島檢測方法。該方法可以在規(guī)定時間內(nèi)成功檢測出孤島發(fā)生,并對多模式變換器提供保護或模式切換信號。通過分析孤島檢測測試電路中公共耦合點(PCC)頻率與逆變器無功擾動輸出量的關(guān)系,本文設計了最小無功擾動時序作為逆變器功率外環(huán)的參考值。本文提出的孤島檢測方法檢測負載諧振頻率,而后逆變器根據(jù)設計的無功擾動序列來輸出最小的無功擾動幅值,電網(wǎng)斷開后PCC點頻率將被擾動到頻率允許邊界。本文對所提方法在不平衡負載下的適用性進行了討論。所提無功擾動方法與傳統(tǒng)雙邊無功擾動方法相比,每個擾動周期內(nèi)僅輸出單邊無功擾動,且無功擾動幅值不超過有功功率的5%。本文搭建了三相逆變器孤島檢測平臺,實驗證明所提無功擾動方法可以在規(guī)定時間內(nèi)成功的檢測出平衡負載與不平衡負載下的孤島發(fā)生,并且所提方法可以消除NDZ并減少對電網(wǎng)的無功功率擾動量。
【學位單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM46
【部分圖文】：

浙江大學博士學位論文邐第１章緒論逡逑圖１．邋３所示插入式電動車多模式變換器包含前級全橋變換器和后級雙向ＤＣ／ＤＣ變換器，逡逑開關(guān)Ｍ的切換可以配合變換器的模式變換［１９】。該多模式變換器有三種控制模式：第一種逡逑模式為插電時給動力電池充電模式，Ｍ連接６點，前級全橋變換器運行于整流狀態(tài)，電網(wǎng)逡逑通過前級全橋變換器和雙向ＤＣ／ＤＣ變換器給電池充電。第二種模式為電能反饋電網(wǎng)時的逡逑功率模式，Ｍ連接６點，前級全橋變換器運行于逆變狀態(tài)，該模式動力電池將電能反饋給逡逑電網(wǎng)。第三種模式為輔助電池充電模式，Ｍ連接ａ點，前級全橋變換器運行于Ｂｕｃｋ模式，逡逑該模式中動力電池給輔助電池充電。逡逑ｉ邋￣前＿筆矣橋灔換r-邋邐Ｊｆ邐變賽器＿邐動力電池逡逑ｉ邋Ｌ邋＾邋：ｆ邋ｈｆｅ邐ｉ；ｎ邋：逡逑輔邐一岸．逡逑丨丨如ＩＮ邋！逡逑Ｉ邋，邋Ｉ￣Ｉ邐ｎｒｗ＞邐１邋！邐Ｉ邐｜邐＇邋ｉ邐［逡逑Ｌ邋}」邐Ｌ邐；邐Ｌ邐�。爝姡慑义蠄D１．３插電式電動車的多模式兩級變換器【１９】逡逑具有多個多模式變換器并聯(lián)的供電系統(tǒng)可以稱為多模式變換器并聯(lián)系統(tǒng)。圖１．４所示逡逑為一種多能源儲能多模式變換器并聯(lián)系統(tǒng)，使用電網(wǎng)、燃氣機、鋰電池、超級電容、光伏逡逑等多種能源來提高負載供電的可靠性［Ｍ］。系統(tǒng)中多模式雙向ＤＣ／ＡＣ變換器作為交流單元逡逑（電網(wǎng)、燃氣機、交流負載）與直流母線的接口，具有母線電壓模式、交流側(cè)電壓模式和逡逑功率源模式［２１］；多模式雙向ＤＣ／ＤＣ變換器作為各直流單元與直流母線的接口，多模式逡逑ＤＣ／ＤＣ變換器具有母線電壓模式、電池充電模式和電流源模式［２２：＞。圖１．４（ａ）所示為系統(tǒng)逡逑電網(wǎng)正�？刂颇Ｊ�

承擔著調(diào)節(jié)功率流動、負載高質(zhì)量供電、維持系統(tǒng)母線穩(wěn)定、保護等任務［？２６］。逡逑１．３．１微網(wǎng)中雙向ＤＣ／ＡＣ變換器逡逑圖１．５所示為典型的直流母線架構(gòu)微網(wǎng)系統(tǒng)。圖１．５（ａ）所示為微網(wǎng)單極性直流母線結(jié)逡逑構(gòu)［２７］［２８］。系統(tǒng)中交流電網(wǎng)到直流母線的接口電路為雙向ＤＣ／ＡＣ變換器，其作用是調(diào)節(jié)直逡逑流母線功率平衡運行、補充或吸納分布式發(fā)電系統(tǒng)能量。圖１．５（ｂ）所示為微網(wǎng)雙極性直流逡逑母線結(jié)構(gòu)［２９］［３（）］。雙向ＤＣ／ＡＣ變換器也作為交流電網(wǎng)到直流母線的接口電路，但需使用三逡逑相四線制的雙向ＤＣ／ＡＣ變換器拓撲以滿足零線的控制。逡逑電網(wǎng)＾邐電網(wǎng)ｊ逡逑—邐一？電池邐二—v溴義襄危模悖薄

本文編號：2811659