能源危機和環(huán)境污染已經成為當今世界經濟發(fā)展所面臨的兩大難題。為此,世界各國加大對新能源的研究利用,太陽能、風能、水能等一系列新能源得到廣泛利用。為提高新能源的利用效率,微電網應運而生。其中,交直流混合微電網因具有直流微電網和交流微電網二者的共同優(yōu)點,成為目前微電網發(fā)展的新趨勢。在交直流混合微電網研究中,連接直流微電網和交流微電網的變流器成為研究熱點。目前對于交直流混合微電網變流器的研究主要集中在變流器的拓撲結構、變流器控制、PWM調制等方面。本文基于對交直流混合微電網高頻隔離互聯(lián)變流器拓撲結構以及變流器操作原理的分析,研究了變流器變流過程中開關損耗問題。半導體開關損耗的存在不利于變流器頻率的提高,降低了變流器運行效率。為此,本文提出一種變流器控制策略,在隔離式交直流混合微電網變流器拓撲結構中,利用直流側電壓源變流器中的緩沖電容以及一個相應的換流算法,能夠實現(xiàn)周波變換器和電壓源變流器中半導體開關的軟換流,有效降低兩個變流器的開關損耗。在這個變流器控制策略中,交流側低負荷條件下電壓源變流器的變流會非常漫長,這是因為低電流時緩沖電容的再充電過程變得非常緩慢。在電壓源變流器的變流期間利用周波變換器使變壓器交流側短路,能夠啟動一個諧振換流。在這個諧振過程中電壓源變流器中的電流增加,緩沖電容再充電速度加快,有效解決了低負荷條件下電壓源變流器的變流問題。本文設計了一個交直流混合微電網高頻隔離互聯(lián)變流器系統(tǒng),搭建變流器控制實驗平臺,并在Matlab/Simulink仿真平臺進行PWM調制仿真與變流器逆變仿真研究,完成直流側方波電壓仿真,設計了三相逆變仿真電路,完成三相逆變PWM波形調制,得到相應PWM波形以及三相逆變電壓波形圖,實驗結果驗證了實驗方案的正確性。本文基于對變流器變流操作原理的分析,研究了變流器存在的磁芯飽和問題。由于實際電路中存在許多非理想因素,例如,交流側IGBT控制信號的不對稱,IGBT開通時電壓降的不同,IGBT本身開關特性的不同等,變流器直流側存在一個非零直流電壓量,導致變流器磁芯飽和。基于上述理論分析,提出一種抑制磁芯飽和的控制策略。建立勵磁電流模型,設計了一個PI調節(jié)器對變流器中勵磁電流進行調節(jié)。最后,基于PSIM平臺建立仿真電路模型,仿真結果驗證了本文所提出的磁芯飽和抑制策略的可行性。
【學位單位】：北京建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM46
【部分圖文】：

提高變流器系統(tǒng)運行效率，充分體現(xiàn)高頻變流器的優(yōu)勢，本章中提出了一種交直流混合微電網變流器控制策略。在這個變流器控制策略中，利用隔離式交直流混合微電網變流器拓撲結構直流側電壓源變流器中的緩沖電容以及一個相應的換流算法，不僅可以實現(xiàn)直流側電壓源變流器的軟換流，而且可以同時實現(xiàn)交流側周波變換器的軟換流。因此，這個變流器控制策略可以實現(xiàn)同時降低電壓源變流器半導體開關損耗以及周波變換器半導體開關損耗的目的。

整個諧振換流過程共分為六個階段�；诶碚摲治�，諧振換流電路中的電壓電流波形如圖3-5 所示。由圖中可以看出，在諧振換流的最初階段 1 中，功率流從直流側到交流側，這個階段同傳統(tǒng)的電壓源變流器變流情況一樣。在諧振換流的階段 2 中，過程開始時，如圖所示，周波變換器中的半導體開關導通，此時交流側變壓器短路。來自電壓源變流器的電壓經過變壓器一次側漏感，由于變壓器一次側短路，變壓器電流開始快速增加，直到這個電流值增加到某個設定值，這個預先設定的電流值被稱為增強電流 ienh。然后電壓源變流器中兩個已導通的半導體開關關閉，此時變流器諧振換流發(fā)生，如圖階段 3所示。諧振換流的階段 4 中，當變壓器電壓完全反轉后，電壓源變流器中最初阻止電流流過的二極管導通，直流側變壓器的電流被強制快速降低到與交流側相對應的值。在變流器諧振換流中的階段 5，并聯(lián)于已導通二極管的半導體開關在零電流和零電壓情況下開通，此時階段 2 中導通的周波變換器半導體開關電流逐漸降為零，最終在諧振換流的階段 6 中

圖 3-6 變流器控制系統(tǒng)模型Fig. 3-6 converter control system model圖 3-7 變流器控制系統(tǒng)輔助電源模型Fig. 3-7 The auxiliary power model of the flow control system

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 高志剛;樊輝;徐少華;李建林;;改進型雙向Z源儲能變流器拓撲結構及空間電壓矢量調制策略[J];高電壓技術;2015年10期

2 孟祥;沈澍東;;基于Matlab和Matpower的孤島判別與處理[J];電子科技;2015年10期

3 戚烈;周超英;;大功率逆變器PWM調制方法研究[J];電氣傳動;2015年05期

4 高超;楊其國;李永星;;微電網關鍵控制技術綜述[J];自動化技術與應用;2015年03期

5 張繼元;舒杰;黃磊;姜桂秀;;微網雙向變流器的改進型重復控制技術研究[J];電力電子技術;2015年01期

6 王樹東;李曉曉;;直流微網Simulink變流器模型及其計算機應用仿真研究[J];工業(yè)儀表與自動化裝置;2014年06期

7 周飛;姚修遠;吳學智;李友敏;;考慮諧振回路損耗的輔助諧振換流極開關損耗分析[J];電工技術學報;2014年08期

8 王成山;武震;李鵬;;微電網關鍵技術研究[J];電工技術學報;2014年02期

9 楊新法;蘇劍;呂志鵬;劉海濤;李蕊;;微電網技術綜述[J];中國電機工程學報;2014年01期

10 姬志輝;金新民;白建成;王京保;;微網中電流源型變流器并離網研究[J];電力電子技術;2013年04期

相關碩士學位論文 前1條

1 張軍龍;微電網中分布式電源控制策略研究[D];華中科技大學;2014年

本文編號：2807548