【摘要】：多端口變換器(Multi-port Converter,簡稱MPC)通過集成方式實現(xiàn)多個端口之間的功率傳輸與控制,可以作為多種能源與負載的接口,提高系統(tǒng)的靈活性,具有體積小、效率高、成本低等優(yōu)勢。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)等領域都有廣泛的研究與應用。隨著電力電子技術的不斷發(fā)展,對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。高頻鏈雙級矩陣變換器(Two Stage Matrix Converter,簡稱TSMC)具有轉(zhuǎn)換級數(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,已經(jīng)受到國內(nèi)外學者的廣泛關注。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撲—基于高頻鏈TSMC的多端口變換器。該拓撲利用多繞組高頻變壓器磁耦合來拓展多個端口,可以提供交直流混合端口,同時該拓撲繼承了高頻鏈TSMC的優(yōu)點,具有廣泛的應用前景與研究價值。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拓撲結(jié)構(gòu),總結(jié)了其基本構(gòu)成及特點,詳細分析了高頻鏈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,對三端口高頻鏈TSMC的換流策略進行研究,針對高頻鏈TSMC漏感換流時間的插入對高頻鏈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)風電并網(wǎng)系統(tǒng)為應用背景,本文提出了一種基于三端口高頻鏈TSMC的直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng),研究了其控制策略,實現(xiàn)了風電系統(tǒng)的變速恒頻運行、最大風能跟蹤、并網(wǎng)有功/無功解耦控制等功能,同時使得系統(tǒng)具有較強的平滑并網(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)風力發(fā)電系統(tǒng)模型,通過仿真驗證了所提拓撲及調(diào)制策略和控制策略的正確性。
【圖文】：

國內(nèi)外學者己經(jīng)對多端口變換器開展了大量的研究，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，其特點是：具有多個輸出、單逡逑個輸入，能量只能單向傳遞，不一樣等級的輸出電壓可供應多種，適用于提供不逡逑同輸出電壓且僅有單個輸入源的系統(tǒng)；逡逑（２）多輸入單輸出ＭＰＣ。如圖ｌ－ｌ（ｂ）所示，其特點是：具有單個輸出、多逡逑個輸入，能量只能單向傳遞，多個輸入源可同時集成，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，其特點是：具有多個輸出、多個輸入，逡逑部分端口之間能量可實現(xiàn)雙向傳遞，適用于含儲能裝置的系統(tǒng)、電動汽車內(nèi)部驅(qū)逡逑動系統(tǒng)等；逡逑（４）雙向ＭＰＣ。如圖ｌ－ｌ（ｄ）所示，其特點是：具有多個輸出、多個輸入，所逡逑有端口之間能量都可實現(xiàn)雙向傳遞，適用于電動汽車與電網(wǎng)連接系統(tǒng)、微電網(wǎng)供逡逑電系統(tǒng)等。逡逑

各個輸入源不能同時工作，從而限制了電源的利用率。聯(lián)結(jié)構(gòu)，使輸入端電壓等級不受限制。文獻［２１］提出了于混合動力汽車，燃料電池和蓄電池兩個輸入端口之出特性。文獻［２２］提出了輸出端串聯(lián)的三端口變換器，壓等級，適用于高電壓輸出場所。文獻［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，各個端口之間能量可以相互源系統(tǒng)供應一種有效電力轉(zhuǎn)換接口。具備多個輸出端口，該類變換器結(jié)構(gòu)相對較復雜，需要較多的開關器件，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，，將這種變儲能以及三相交流負載的電力電子接口，該交流鏈是由構(gòu)成，該變換器為單級功率轉(zhuǎn)換，具有非常小的開關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，則需增加一個高頻變壓器于交流鏈路屮。逡逑
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM46

【參考文獻】

相關期刊論文 前4條

1 鄧文浪;龍美志;崔貴平;李輝;郭有貴;袁婷;劉和;;高頻鏈TSMC的雙極型空間矢量調(diào)制[J];電機與控制學報;2013年11期

2 龍美志;鄧文浪;齊庭庭;李輝;郭有貴;;基于新型兩步換流的高頻鏈矩陣整流器控制[J];電力自動化設備;2013年10期

3 付明曉;李守智;;變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)最大風能追蹤的控制[J];電力系統(tǒng)及其自動化學報;2013年01期

4 李生民;李楊;鐘彥儒;閆曉飛;;采用空間矢量脈寬調(diào)制的高頻母線矩陣變換器[J];電氣傳動自動化;2010年04期

相關碩士學位論文 前4條

1 于方艷;多端口變換器拓撲及功率管理研究[D];揚州大學;2015年

2 趙小將;基于高頻鏈矩陣式變流器的非接觸充電技術[D];燕山大學;2013年

3 張超;單相高頻鏈矩陣式逆變器調(diào)制策略與控制方法研究[D];燕山大學;2013年

4 阮潔;多端口直流變換器的研究[D];南京航空航天大學;2011年

本文編號：2675705