本文關(guān)鍵詞：基于模塊化多電平矩陣變換器的電力電子變壓器研究

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【摘要】：變壓器廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域,如電網(wǎng)中的配電變壓器、電力機車中的牽引變壓器等,且某些領(lǐng)域所用變壓器的數(shù)量之多,足夠使變壓器的性能直接影響整個系統(tǒng)的適用性、可靠性和經(jīng)濟性。但隨著智能電網(wǎng)的提出、分布式新能源的發(fā)展及鐵路高速列車的提速,傳統(tǒng)變壓器已滿足不了電力領(lǐng)域日益發(fā)展的需求。在這一背景下,通過電力電子變換技術(shù)實現(xiàn)能量傳遞和電壓變換的新型變壓器—電力電子變壓器(Power Electronic Transformer, PET)得到越來越多的關(guān)注。PET除了可實現(xiàn)傳統(tǒng)變壓器的基本功能之外,還可以實現(xiàn)電網(wǎng)互聯(lián)、分布式能源并網(wǎng)、無功補償?shù)裙δ?所以其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,如分布式能源并網(wǎng)、機車牽引及電網(wǎng)互聯(lián)等。本文通過對國內(nèi)外關(guān)于PET現(xiàn)有拓撲及研究現(xiàn)狀進行分析,可知現(xiàn)有的PET拓撲大多不能滿足高壓、大容量的場合,而且含有多個中高頻變壓器,不僅效率低、造價高,而且沒有解決傳統(tǒng)變壓器體積、重量大的問題。實現(xiàn)變壓器的小型輕量化仍然是設(shè)計新型PET的首要目標,為實現(xiàn)這一目標,而且隨著智能電網(wǎng)與新能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展,本文對基于模塊化多電平矩陣變換器(Modular Multilevel Matrix Converters, M3C)的PET新型拓撲結(jié)構(gòu)進行研究。該拓撲結(jié)構(gòu)核心M3C的易擴展性及控制的靈活性使該拓撲結(jié)構(gòu)特別適用于中／高電壓、大功率場合,如配電網(wǎng)、高速列車機組等。該拓撲結(jié)構(gòu)只需要一個中頻變壓器,在體積和重量上較已存在的拓撲具有明顯優(yōu)勢。而且,M3C子模塊采用全橋結(jié)構(gòu),可以輸出直流也可以輸出交流,可以輸出工頻,也可以輸出中頻用于電力電子變壓器。該PET拓撲可實現(xiàn)能量的雙向流動,可應(yīng)用于新能源并網(wǎng)、電網(wǎng)互聯(lián)等領(lǐng)域。本文重點介紹了基于M3C的PET各種拓撲的基本結(jié)構(gòu)及其原理,通過建立拓撲的數(shù)學(xué)小信號模型,提出一套兼顧M3C電容電壓平衡控制的PET控制策略,M3C控制采用以橋臂電流直接控制為基礎(chǔ)的電容電壓層次化控制策略,副邊全橋采用輸出電壓移相單閉環(huán)和移相雙閉環(huán)控制策略,并簡單介紹了基于其它型M3C的PET拓撲的控制策略,輸入、輸出電流在橋臂電流中的有功分量均可以作為控制量,各型M3C電容電壓平衡控制均采用層次化控制。在Matlab中搭建了各種PET拓撲結(jié)構(gòu)的Simulink模型,進行了軟件仿真,驗證了提出策略的正確性,并在RT-lab實時仿真器平臺進行了實時仿真驗證,驗證了提出控制策略的可行性和有效性,并具有優(yōu)良的動靜態(tài)特性。
【關(guān)鍵詞】：電力電子變壓器(PET) 模塊化多電平矩陣變換器(M3C) 層次化電容平衡控制 移相控制 RT-lab實時仿真
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM46;TM41
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 符號說明12-13
• 第1章 緒論13-23
• 1.1 課題研究背景13-15
• 1.2 研究現(xiàn)狀15-21
• 1.3 本文研究內(nèi)容及安排21-23
• 第2章 基于M3C的PET拓撲及工作原理23-36
• 2.1 模塊化多電平矩陣變換器23-27
• 2.2 基于MMC的PET拓撲結(jié)構(gòu)27-33
• 2.2.1 基于單相M3C的PET拓撲結(jié)構(gòu)27-29
• 2.2.2 基于3相/2相型M3C的PET拓撲結(jié)構(gòu)29-31
• 2.2.3 基于其它型M3C的PET拓撲結(jié)構(gòu)31-33
• 2.3 基于M3C的PET的工作原理33-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第3章 基于單相M3C的PET控制策略36-65
• 3.1 M3C小信號模型與分析36-41
• 3.2 單相M3C控制策略41-52
• 3.2.1 橋臂電流獨立控制41-43
• 3.2.2 電容電壓平衡控制策略43-52
• 3.3 輸出電壓移相閉環(huán)控制52-59
• 3.3.1 移相單閉環(huán)控制52-55
• 3.3.2 移相雙閉環(huán)控制55-59
• 3.4 軟件仿真驗證59-64
• 3.5 本章小結(jié)64-65
• 第4章 基于其它型M3C的PET拓撲的控制策略65-75
• 4.1 基于3相/2相型M3C的PET控制策略65-67
• 4.2 基于2相/3相型M3C的PET控制策略67-71
• 4.2.1 2相/3相型M3C控制策略67-68
• 4.2.2 副邊三相橋控制策略68-71
• 4.3 基于3相/3相型M3C的PET控制策略71-72
• 4.4 用于電網(wǎng)互聯(lián)基于M3C的PET控制策略72-74
• 4.5 本章小結(jié)74-75
• 第5章 RT-lab實時仿真驗證75-87
• 5.1 RT-lab實時仿真平臺75-77
• 5.2 基于M3C的PET的RT-lab實時仿真驗證77-86
• 5.2.1 基于單相M3C的PET的RT-lab實時仿真77-80
• 5.2.2 基于3相/2相型M3C的PET的RT-lab實時仿真80-82
• 5.2.3 基于2相/3相型M3C的PET的RT-lab實時仿真82-84
• 5.2.4 基于3相/3相型M3C的PET的RT-lab實時仿真84-86
• 5.3 本章小結(jié)86-87
• 第6章 結(jié)論與展望87-89
• 附錄89-90
• 參考文獻90-95
• 致謝95-96
• 附件96

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 ;高速列車輕量化技術(shù)[J];機車電傳動;2004年04期

，

本文編號：663453