本文關(guān)鍵詞：固態(tài)變壓器整流級和逆變級系統(tǒng)的開發(fā)

  更多相關(guān)文章： 固態(tài)變壓器 整流級 逆變級 雙閉環(huán) 解耦 負載電流前饋

【摘要】：固態(tài)變壓器是將變壓器技術(shù)和電力電子技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一種智能化電力變壓器，它通過電力電子變換器來實現(xiàn)電壓變換和能量傳遞。固態(tài)變壓器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)變壓器的功能，還可以實現(xiàn)對輸入電流和輸出電壓的靈活控制以及功率因數(shù)的任意調(diào)節(jié)。此外，其提供的交直流接口，能可靠地將分布式發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)。固態(tài)變壓器的特點是兼容性強、功率密度高、智能化程度高。鑒于以上優(yōu)點，將固態(tài)變壓器用于配電網(wǎng)建設(shè)，既能提高系統(tǒng)可控性、改善電能質(zhì)量，又能實現(xiàn)新能源的并網(wǎng)，加速智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展。作為一種新型的電力設(shè)備，其理論和實際應(yīng)用研究都還不夠完善。因此，本文選取帶有直流環(huán)節(jié)的固態(tài)變壓器整流級和逆變級系統(tǒng)作為研究對象，就如何根據(jù)固態(tài)變壓器的特點，使電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行，滿足用戶對電能質(zhì)量的要求，對整流級和逆變級的數(shù)學模型、控制策略、仿真和實驗進行研究，主要的研究內(nèi)容如下： 在分析未來電網(wǎng)建設(shè)對電力變壓器功能要求的基礎(chǔ)上，分析了固態(tài)變壓器的性能優(yōu)點，闡述了其國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和未來發(fā)展方向，根據(jù)現(xiàn)有方案的對比，選取了帶直流環(huán)節(jié)的三級固態(tài)變壓器拓撲結(jié)構(gòu)，明確各級電路功能；根據(jù)電網(wǎng)和用戶的要求，求取固態(tài)變壓器的等效模型，為后續(xù)內(nèi)容的深入研究提供了基礎(chǔ)。 對固態(tài)變壓器整流級系統(tǒng)作了具體的設(shè)計研究。在明確固態(tài)變壓器整流級系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，建立了不同坐標下的數(shù)學模型，制定了在固定開關(guān)頻率下直流電壓外環(huán)和網(wǎng)側(cè)輸入電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制策略。對電流環(huán)進行前饋解耦，簡化了數(shù)學模型，設(shè)計了電壓電流雙閉環(huán)控制器。提出了負載電流前饋控制方案，以改善系統(tǒng)抗擾動性；簡述了三相軟件鎖相環(huán)原理，并設(shè)計了控制參數(shù)。仿真和實驗結(jié)果表明：整流級系統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)電流具有良好的正弦特性，相位與電網(wǎng)電壓同步；輸出側(cè)電壓穩(wěn)定，且具有較強的抗擾動性。說明了系統(tǒng)設(shè)計方案的合理性和可行性。 建立了固態(tài)變壓器逆變系統(tǒng)的空間狀態(tài)模型和小信號模型，獲取其等效電路模型；制定了輸出電容電壓外環(huán)電感電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制策略；并通過電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的解耦，簡化了電路模型，并推導了控制變量到輸出的傳遞函數(shù)，設(shè)計了控制器參數(shù)。對該固態(tài)變壓器逆變級系統(tǒng)分別進行了開環(huán)和雙閉環(huán)仿真和實驗，結(jié)果表明，在雙閉環(huán)控制下的逆變級系統(tǒng)，負載適應(yīng)性強，輸出電壓穩(wěn)定可靠，抗擾動性強。 設(shè)計了以TMS320F28335為控制核心的硬件系統(tǒng)平臺�？刂齐娐分饕ㄐ盘枡z測調(diào)理電路、輔助電源電路、故障保護電路等。選取了主電路的參數(shù)，包括整流級輸入側(cè)電感、輸出側(cè)電容，逆變級輸出濾波電路LC。系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果證明，所設(shè)計電路合理，系統(tǒng)平臺穩(wěn)定。 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，在CCS5.5開發(fā)環(huán)境，采用模塊化的設(shè)計思想，，編寫了固態(tài)變壓器整流級和逆變級的AD轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、鎖相環(huán)、系統(tǒng)保護、雙閉環(huán)控制和SPWM波生成等各部分功能程序。調(diào)試結(jié)果表明，軟件程序編寫合理，功能正常，能夠滿足系統(tǒng)要求。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM41

【參考文獻】

 

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

 

 

1 馬紅星;李華武;楊喜軍;;配電網(wǎng)中的電力電子變壓器技術(shù)的綜述(上)[J];變頻器世界;2012年01期

2 馬紅星;李華武;楊喜軍;;配電網(wǎng)中的電力電子變壓器技術(shù)的綜述(下)[J];變頻器世界;2012年02期

3 趙仁德,賀益康,劉其輝;提高PWM整流器抗負載擾動性能研究[J];電工技術(shù)學報;2004年08期

4 劉國繁;王迎旭;伍萍輝;;新型智能數(shù)字PID控制器及其應(yīng)用[J];電機與控制學報;2006年04期

5 潘峰;韓如成;宋顯錦;;三相電壓型PWM逆變器的狀態(tài)空間模型及Simulink仿真[J];電力電子;2011年03期

6 曹世華;張維娜;沈鴻;房靜;;新型軟件鎖相環(huán)三相電壓型PWM整流器的控制[J];電力電子技術(shù);2008年05期

7 吳華波;;基于雙閉環(huán)重復(fù)控制的并網(wǎng)逆變器的研究[J];電力電子技術(shù);2010年11期

8 皇金鋒;董鋒斌;;三相電壓型PWM逆變器的建模研究[J];電力電子技術(shù);2011年04期

9 皇金鋒;;Boost型三電平開關(guān)變換器的建模與閉環(huán)設(shè)計[J];電力電子技術(shù);2012年01期

10 梁才浩,段獻忠;分布式發(fā)電及其對電力系統(tǒng)的影響[J];電力系統(tǒng)自動化;2001年12期

 

 

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

 

 

1 楊金輝;數(shù)字化PWM逆變系統(tǒng)控制關(guān)鍵技術(shù)研究及其應(yīng)用[D];湖南大學;2010年

2 鄭征;雙PWM變頻器及其協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學（北京）;2011年

3 毛鵬;航空應(yīng)用三相高功率因數(shù)整流器研究[D];南京航空航天大學;2010年

4 鄭忠玖;三相電壓型PWM整流器控制策略及應(yīng)用研究[D];大連理工大學;2011年

 

本文編號：1307780