【摘要】：多端口變換器(Multi-port Converter,簡(jiǎn)稱MPC)通過(guò)集成方式實(shí)現(xiàn)多個(gè)端口之間的功率傳輸與控制,可以作為多種能源與負(fù)載的接口,提高系統(tǒng)的靈活性,具有體積小、效率高、成本低等優(yōu)勢(shì)。在新能源混合供電系統(tǒng)、航天器分布式供電系統(tǒng)、微電網(wǎng)供電系統(tǒng)等領(lǐng)域都有廣泛的研究與應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)多端口變換器在空間體積、變換效率和可靠性等方面有更高的要求。高頻鏈雙級(jí)矩陣變換器(Two Stage Matrix Converter,簡(jiǎn)稱TSMC)具有轉(zhuǎn)換級(jí)數(shù)少、雙向功率流、正弦輸入/輸出波形、輸入功率因數(shù)可控、變換效率高和高功率密度等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。本文將高頻鏈TSMC與變壓器磁耦合型多端口變換器相結(jié)合,提出了一種全新的拓?fù)洹诟哳l鏈TSMC的多端口變換器。該拓?fù)淅枚嗬@組高頻變壓器磁耦合來(lái)拓展多個(gè)端口,可以提供交直流混合端口,同時(shí)該拓?fù)淅^承了高頻鏈TSMC的優(yōu)點(diǎn),具有廣泛的應(yīng)用前景與研究?jī)r(jià)值。本文首先介紹了多端口變換器和高頻鏈矩陣變換器的研究意義和現(xiàn)狀,提出了三端口高頻鏈TSMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),總結(jié)了其基本構(gòu)成及特點(diǎn),詳細(xì)分析了高頻鏈TSMC的雙極性空間矢量調(diào)制策略以及單相H橋的移相控制策略。其次,對(duì)三端口高頻鏈TSMC的換流策略進(jìn)行研究,針對(duì)高頻鏈TSMC漏感換流時(shí)間的插入對(duì)高頻鏈TSMC輸入電流及輸出電壓/電流的影響,給出了高頻鏈TSMC輸出級(jí)的優(yōu)化換流策略,有效減少高頻鏈TSMC輸入電流及輸出電壓/電流的畸變率。然后,以直驅(qū)風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)為應(yīng)用背景,本文提出了一種基于三端口高頻鏈TSMC的直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),研究了其控制策略,實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電系統(tǒng)的變速恒頻運(yùn)行、最大風(fēng)能跟蹤、并網(wǎng)有功/無(wú)功解耦控制等功能,同時(shí)使得系統(tǒng)具有較強(qiáng)的平滑并網(wǎng)功率與低電壓穿越能力。最后,在MATLAB中搭建了基于三端口高頻鏈TSMC的直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型,通過(guò)仿真驗(yàn)證了所提拓?fù)浼罢{(diào)制策略和控制策略的正確性。
【圖文】：

國(guó)內(nèi)外學(xué)者己經(jīng)對(duì)多端口變換器開(kāi)展了大量的研究，按能量傳遞方逡逑式的不同將其分四種類型［＇以三端口為例，如圖Ｍ所示，圖中箭頭代表能量逡逑傳遞的方向。逡逑（１）單輸入多輸出ＭＰＣ。如圖ｌ－ｌ（ａ）所示，其特點(diǎn)是：具有多個(gè)輸出、單逡逑個(gè)輸入，能量只能單向傳遞，不一樣等級(jí)的輸出電壓可供應(yīng)多種，適用于提供不逡逑同輸出電壓且僅有單個(gè)輸入源的系統(tǒng)；逡逑（２）多輸入單輸出ＭＰＣ。如圖ｌ－ｌ（ｂ）所示，其特點(diǎn)是：具有單個(gè)輸出、多逡逑個(gè)輸入，能量只能單向傳遞，多個(gè)輸入源可同時(shí)集成，適用于新能源聯(lián)合發(fā)電系逡逑統(tǒng)等；逡逑（３）混合ＭＰＣ。如圖ｌ－ｌ（ｃ）所示，其特點(diǎn)是：具有多個(gè)輸出、多個(gè)輸入，逡逑部分端口之間能量可實(shí)現(xiàn)雙向傳遞，適用于含儲(chǔ)能裝置的系統(tǒng)、電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)部驅(qū)逡逑動(dòng)系統(tǒng)等；逡逑（４）雙向ＭＰＣ。如圖ｌ－ｌ（ｄ）所示，其特點(diǎn)是：具有多個(gè)輸出、多個(gè)輸入，所逡逑有端口之間能量都可實(shí)現(xiàn)雙向傳遞，適用于電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)連接系統(tǒng)、微電網(wǎng)供逡逑電系統(tǒng)等。逡逑

各個(gè)輸入源不能同時(shí)工作，從而限制了電源的利用率。聯(lián)結(jié)構(gòu)，使輸入端電壓等級(jí)不受限制。文獻(xiàn)［２１］提出了于混合動(dòng)力汽車(chē)，燃料電池和蓄電池兩個(gè)輸入端口之出特性。文獻(xiàn)［２２］提出了輸出端串聯(lián)的三端口變換器，壓等級(jí)，適用于高電壓輸出場(chǎng)所。文獻(xiàn)［２３］研究了一種換器。該變換器是基于直流母線型的，如圖卜２所示，的輸出端口和輸入端口，各個(gè)端口之間能量可以相互源系統(tǒng)供應(yīng)一種有效電力轉(zhuǎn)換接口。具備多個(gè)輸出端口，該類變換器結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜，需要較多的開(kāi)關(guān)器件，線能量緩沖單元的要求較高，提高了控制難度，且電能究了一種基于高頻交流鏈的多端口變換器，，將這種變儲(chǔ)能以及三相交流負(fù)載的電力電子接口，該交流鏈?zhǔn)怯蓸?gòu)成，該變換器為單級(jí)功率轉(zhuǎn)換，具有非常小的開(kāi)關(guān)損器不包含任何電解電容器，在很大程度上增加該變換電氣隔離，則需增加一個(gè)高頻變壓器于交流鏈路屮。逡逑
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM46

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2675705