隨著用戶對電能質(zhì)量要求的提高,傳統(tǒng)電力變壓器由于其體積質(zhì)量大、環(huán)境污染嚴重已經(jīng)無法滿足人們的需求。電力電子變壓器將電力電子變壓技術(shù)和高頻變壓技術(shù)相結(jié)合,可以連接儲能設(shè)備,提高供電可靠性,更適用于現(xiàn)代電網(wǎng)。新型模塊化多電平變換器結(jié)構(gòu)的電力電子變壓器具有高度的模塊化、環(huán)境污染小等優(yōu)點,可為電網(wǎng)提供更加可靠的電能。模塊化多電平變換器結(jié)構(gòu)的電力電子變壓器由整流級、DC/DC雙有源橋中間級、四橋臂三相逆變級組成。本文分別研究了各級的新型拓撲結(jié)構(gòu),分析其工作原理,提出了相應(yīng)的控制策略。針對整流級輸入電平數(shù)較低時,得到的輸出波形質(zhì)量較差的問題,對電平逼近方法進行了改進,提出了直流電壓外環(huán),正、負序電流內(nèi)環(huán)控制結(jié)合電容均壓的模塊化多電平變換器整流級控制策略。DC/DC雙有源橋中間級選擇了單移相(SPS)控制,針對實際生產(chǎn)中,每個中間變換器的參數(shù)不會完全一致的問題,在單移相控制的基礎(chǔ)上加入了功率反饋的平衡控制,有效提高了中間級的穩(wěn)定性。四橋臂三相逆變級可以帶動不平衡負載,其中,三相三橋臂采用電壓的正負序控制來實現(xiàn)控制目的,第四橋臂通過中性電流來跟蹤負載電流的負和來達到控制效果。在MATLAB仿真環(huán)境下,分別搭建模塊化多電平變換器結(jié)構(gòu)的電力電子變壓器各級仿真模型,并進行仿真研究,各級均達到了預(yù)期的控制效果。依次將三級連接,搭建電力電子變壓器的整體仿真模型,仿真驗證各級控制方法的可行性。
【學(xué)位單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM41
【部分圖文】：

１．２．１邋ＰＥＴ的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀逡逑（１）電力電子變壓器的發(fā)展歷程逡逑最初，美國ＧＥ公司工程師Ｗｉｌｌｉａｍ邋ＭｃＭｕｒｒａｙ首次提出ＡＣ／ＡＣ拓撲，如圖１．１所示為ＰＥＴ逡逑最初的拓撲結(jié)構(gòu)［６］，這種結(jié)構(gòu)的ＰＥＴ的控制原理較為簡單，原邊控制乃與丁：兩個開關(guān)的高頻交逡逑替導(dǎo)通關(guān)斷，輸入直流信號，將該信號轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號，再通過變壓器將所產(chǎn)生的高頻信號耦合逡逑到二次側(cè)，控制調(diào)節(jié)＾與�。迌蓚�開關(guān)，通過調(diào)制移相角的方法對高頻信號進行還原，轉(zhuǎn)換為最逡逑初原邊輸入的信號。逡逑圖１．１高頻變換器結(jié)構(gòu)逡逑２０世紀８０年代，美國軍方人員提出ＡＣ／ＡＣ降壓ＰＥＴ，這種變壓器可將輸入的高電壓轉(zhuǎn)換為逡逑低等級的輸出電能，但是無法對諧波進行隔離，缺點太明顯，沒有得到推廣。文獻［７］中Ｋｏｏｓｕｋｅ逡逑Ｈａｒａｄａ等學(xué)者在１９８８年通過對ＤＣ／ＡＣ結(jié)構(gòu)變壓器的研宄，提出了新的高頻概念。此后不久，美逡逑國電科院的項目研宄并搭建了一種ＡＣ／ＡＣ直接變換型試驗樣機［８］。１９９９年，ＰＥＴ拓撲結(jié)構(gòu)歷史逡逑發(fā)展的一個里程碑

展至今分別兩種主流拓撲ＡＣ／ＡＣ型、ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ型，其中直接變換型的研宄發(fā)展及在實際中的逡逑拓展使用遠不及三級式ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ型ＰＥＴ，邋ＡＣ／ＡＣ直接變換型原邊副邊由高頻中間變壓器相連，逡逑中間未加入直流變換，如圖１．２所示為ＡＣ／ＡＣ型實現(xiàn)原理。而ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ的一次側(cè)和二次側(cè)的逡逑輸入輸出都為交流信號，中間加入了邋ＤＣ／ＤＣ高壓隔離級，這種新型結(jié)構(gòu)的ＰＥＴ是現(xiàn)如今的主要逡逑研宄結(jié)構(gòu)。逡逑交流Ｍ交流逡逑一次側(cè)邐二次側(cè)逡逑圖１．２高頻連接ＡＣ／ＡＣ型實現(xiàn)原理逡逑ＡＣ／ＡＣ直接變換型ＰＥＴ的結(jié)構(gòu)較為簡單，首先輸入信號為交流信號，這種交流輸入經(jīng)過變逡逑壓器原邊被轉(zhuǎn)換為頻率更高的交流信號，由變壓器副邊將該頻率較高的交流信號還原，最后得到逡逑交流輸出。變換過程中，原副邊一直保持同步。ＡＣ／ＡＣ直接變換型ＰＥＴ的應(yīng)用前景不容樂觀，逡逑其可控性與ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ型ＰＥＴ相比會比較差，控制方法還不夠成熟，需要深入研究［１８］。應(yīng)用的逡逑實例為ＡＢＢ公司在２００７年將ＡＣ／ＡＣ直接變換型ＰＥＴ應(yīng)用于鐵路牽引。逡逑圖１．３為ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ的實現(xiàn)原理圖，這種結(jié)構(gòu)中一次側(cè)與二次側(cè)均含有ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ環(huán)節(jié)，其逡逑適合于高壓場合，同時具有靈活的輸電方式。級聯(lián)結(jié)構(gòu)的ＰＥＴ又是ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ拓撲結(jié)構(gòu)的主要逡逑研究形式。逡逑ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ結(jié)構(gòu)ＰＥＴ相比于直接ＡＣ／ＡＣ型ＰＥＴ控制原理較為復(fù)雜

位論文邐第二章模塊化多宅平變換器的數(shù)學(xué)模型建立及調(diào)多電平變換器（Ｍｏｄｕｌａｒ邋Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ邋Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ邋Ｂａｓｅｄ邋ｏｎ邋Ｄｏｕｂｌｅ邋Ｓｔａｒ邋Ｔｙｐｅ），簡壓的每個輸入端分別于模塊化多電平變換器的三個橋臂中點依次連接，連接為公共母線的正負兩端。輸入級模塊化多電平變換器的作用是進行交電流的相互轉(zhuǎn)換，其交流輸入側(cè)與高電壓電網(wǎng)相連，其輸出側(cè)與中間隔離橋臂的橋臂電壓之和一般情況下是恒定不變的，通過調(diào)節(jié)控制上下橋臂中，來控制各相橋臂的高低電壓等級。逡逑ＭＭＣ的工作原理逡逑ＭＭＣ的橋臂ＳＭ采用的是半橋結(jié)構(gòu)，ＭＭＣ的每個ＳＭ的開關(guān)狀態(tài)都是可者發(fā)出有功、無功功率進行控制，ＳＭ的內(nèi)部兩個ＩＧＢＴ的狀態(tài)，每個子口單元，圖２．２、圖２．３和圖２．４三圖分別給出了子模塊ＳＭ的三種工作狀的電流回路圖。逡逑

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