傳統(tǒng)電力變壓器以良好的穩(wěn)定性和高效性在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用,但傳統(tǒng)電力變壓器存在著體積大、質(zhì)量重、損耗大的缺點(diǎn),尤其是近年來,以柔性交流輸電(FACTS)技術(shù)為代表的電力電子設(shè)備在電力系統(tǒng)中的成功應(yīng)用,其在應(yīng)對(duì)電能質(zhì)量問題上的不足也逐漸凸顯出來。因此,將電力電子技術(shù)應(yīng)用于電力變壓器領(lǐng)域,能夠改進(jìn)傳統(tǒng)變壓器存在的不足,目前成為了一個(gè)研究熱點(diǎn),此時(shí),固態(tài)變壓器的概念也應(yīng)運(yùn)而生。固態(tài)變壓器(Solid State Transformer, SST),也稱作電力電子變壓器(Power Electronic Transformer, PET)具備解決電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的許多新問題潛力,具有廣闊的應(yīng)用前景,對(duì)其進(jìn)行研究具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。固態(tài)變壓器的DC-DC變換器在SST中具有功率傳輸、電壓變換和電氣隔離的功能,是影響其工作效率和裝置體積重量的關(guān)鍵部分,對(duì)應(yīng)用于SST的DC-DC變換器進(jìn)行專門的研究是非常必要的。針對(duì)上述問題,本文對(duì)應(yīng)用于SST的DC-DC變換器進(jìn)行了深入研究,研制了一臺(tái)實(shí)驗(yàn)室樣機(jī),經(jīng)過了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,變換器的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期要求。本文主要研究內(nèi)容如下：分析了SST和DC-DC變換器的組成結(jié)構(gòu)和工作原理,介紹了DC-DC變換器在SST中的作用和意義,結(jié)合國內(nèi)外SST的研究狀況,闡述了SST研究的技術(shù)現(xiàn)狀,提出了本文所設(shè)計(jì)的應(yīng)用于SST中DC-DC變換器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),制定了詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案,確定了本文所設(shè)計(jì)DC-DC變換器總體方案。試驗(yàn)結(jié)果表明,方案設(shè)計(jì)合理,指標(biāo)明確,能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的功能。設(shè)計(jì)了應(yīng)用于SST中DC-DC變換器的硬件電路,主要包括主功率電路和控制電路,由全橋逆變器、高頻變壓器、全橋整流器、輸出濾波電路、硬件保護(hù)電路、采樣電路、調(diào)理電路和DSP核心板及其外圍電路構(gòu)成。建立了應(yīng)用于SST中DC-DC變換器的小信號(hào)模型,采用了電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制策略,確定了控制系統(tǒng)所需要的PI參數(shù)。以TMS320F28335芯片為基礎(chǔ),編寫了DC-DC變換器的軟件程序,主要包括主程序、A/D采樣子程序、中斷處理子程序、移相脈沖發(fā)生程序、移相角計(jì)算閉環(huán)子程序以及對(duì)各種信號(hào)處理的子程序等,程序采用模塊化編寫方式,可讀性好,可移植性強(qiáng)。設(shè)計(jì)開發(fā)了一臺(tái)實(shí)驗(yàn)室樣機(jī),并進(jìn)行了硬件電路和軟件程序的整體調(diào)試。試驗(yàn)結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)的硬件設(shè)計(jì)合理,電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)了DC-DC變換器在SST中電能傳輸、電壓變換和電氣隔離的功能。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TM46
【部分圖文】：

本文采用富頻精密ＬＣＲ數(shù)字電橋（ＴＨ２８１７Ｃ）測(cè)量高頻變壓器的原副邊繞組的交逡逑流電阻。隨著工作頻率的變化，交流電阻的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值有較大的差別，高頻變壓器逡逑交流電阻與頻率關(guān)系的實(shí)驗(yàn)值和計(jì)算值如圖３－３所示。逡逑３０逡逑

０邐１００邋Ｉｋ邋ｌＯｋ邋１００ｋ逡逑頻率／Ｈｚ逡逑圖３－３繞組電阻與工作頻率的關(guān)系逡逑Ｆｉｇ．３－３邋民ｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋Ｗｉｎ出ｎｇ邋ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ邋ａｎｄ邋Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ逡逑根據(jù)圖３－３，在頻率低于ｌＯｋＨｚ時(shí)，交流電阻與直流電阻差別微小。隨著頻率增加，逡逑特別是在頻率為ｌＯＯｋＨｚ時(shí)，交流電阻與直流電阻差別較大，而且交流電阻的計(jì)算值與逡逑實(shí)驗(yàn)值的也存在差別。根據(jù)高頻變壓器的一維模型ｗｓｉ，如果工作頻率不斷升高，變壓器逡逑繞組內(nèi)部的電磁場(chǎng)分布不均勻性加劇，導(dǎo)致交流電阻與直流電阻差別較大。因此，不能逡逑用直流電阻值代替交流電阻值，必須在工作頻率和工作磁通密度下測(cè)量交流電阻。逡逑３）繞組n牘β仕鷙牡墓叵靛義嫌捎詬咂當(dāng)溲蠱韉墓β仕鷙氖谷譜槲露壬仙�，本螑离对高飘�(dāng)溲蠱魅譜槲律牘β叔義纖鷙牡墓叵到惺笛�，其关系壤_跡常此盡４油賈鋅桑椎貿(mào)齦咂當(dāng)溲蠱韉娜譜槲律″義嫌冢常啊

本文編號(hào)：2814126