發(fā)布時間：2021-06-22 09:55

　　直流配電網(wǎng)在輸送功率容量、系統(tǒng)可控性、成本以及電能質(zhì)量等方面具有交流配電網(wǎng)無法比擬的優(yōu)點。電能路由器作為構(gòu)成能源互聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點型單元,承擔(dān)能量流控制和信息流控制的作用。直流配電網(wǎng)電能路由器由多端口變換單元構(gòu)成,靈活協(xié)調(diào)各個電壓等級的輸入及負荷。變換單元的組合協(xié)調(diào)控制問題是電能路由器的核心問題之一,本文針對直流配電網(wǎng)電能路由器的綜合控制問題進行研究。論文介紹電能路由器的演變過程,分析了各種變換過程的特點,以雙有源橋變換作為本文研究的電能路由器主要變換形式,設(shè)計了擬研究的直流配電網(wǎng)電能路由器的結(jié)構(gòu),基于直流配電的節(jié)點型控制特性,擬定了電能路由器的電壓等級與容量,依此確定了相關(guān)變換電路的結(jié)構(gòu)與連接形式,確定了變換單元的控制方法。針對于大功率變換中的變換模塊均壓均流問題,研究了能量平衡的串入并出型DC/DC變換器的均壓控制策略。針對模塊化變換器參數(shù)存在離散性,導(dǎo)致在變換器占空比都相同的情況下難以做到精確均分電壓電流,導(dǎo)致承受負荷較大的模組容易損壞的問題,設(shè)計了基于能量反饋的均壓控制器,直接控制每組變換器的能量輸出均衡,保證輸入電壓的均分,解決輸出電流的均分問題。針對于直流電能路由器多電壓等級及復(fù)... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

三級式電力電子變壓器

直流配電網(wǎng)電能路由器控制策略研究6（2）基于多端口變換器[63-66](MultiportConverter，MPC)的電能路由器一般用于中小功率場合，是一種區(qū)域電能路由器，適合于居住區(qū)的低壓配電系統(tǒng)和家庭分布式電源之間的電能轉(zhuǎn)換和功率控制。直流型MPC主要由常規(guī)DC-DC變換電路組合而成，目前有很多學(xué)者對MPC理論知識進行了豐富的研究。文獻[37-39]提出一種結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活，方便實現(xiàn)的三端口直流變換器，其拓展性能存在缺陷。文獻[40]提出三個輸入端口和一個輸出端口的四端口變換器，主要應(yīng)用在新能源發(fā)電領(lǐng)域，具有開關(guān)管利用率高，拓撲結(jié)構(gòu)簡單，能量密度高等優(yōu)勢，其缺陷是輸入和輸出的端口數(shù)量有限，能量無法實現(xiàn)雙向流動。文獻[41-42]分別提出了一種具有電氣隔離和功率密度高的多繞組高頻變壓器的四端口和三端口DC-DC變換器，通過變壓器的多繞組實現(xiàn)多種電壓等級的輸出。這種變換器具有參數(shù)調(diào)試復(fù)雜，生產(chǎn)成本高昂的缺點。文獻[43]闡述具有交流母線或直流母線的大容量MPC拓撲結(jié)構(gòu)，各端口與交流母線或直流母線相連，能夠?qū)崿F(xiàn)能量雙向流動，現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用。但是相互兩個端口之間能量傳遞需要通過大量的變換器實現(xiàn)，在系統(tǒng)需要端口數(shù)量較多的時候優(yōu)勢明顯，其他情況時存在成本高昂的問題。其中共直流母線形式DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。圖1.2高頻鏈電力電子變壓器（3）基于電力線通信技術(shù)的電能路由器。該方案由日本學(xué)者提出采用傳統(tǒng)的電力線通信(PowerLineCommunication，PLC)作為載體，實現(xiàn)能量包分時復(fù)用的調(diào)度方案[44]，如圖1.3所示。通過在一條輸電線上調(diào)制不同電源的電能，經(jīng)過調(diào)制分配給相應(yīng)的設(shè)備。由于能量包斷續(xù)傳輸，通過增加負載側(cè)的濾波器設(shè)備和儲能設(shè)備確保負荷供電的連續(xù)性，適合于小型的家庭能源路由器。

碩士學(xué)位論文7圖1.3調(diào)制型電能路由器綜上所述，目前我國能源互聯(lián)網(wǎng)和電能路由器的理論研究正處在拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化與關(guān)鍵技術(shù)分析的萌芽階段，標(biāo)準的技術(shù)規(guī)范還沒有統(tǒng)一制定[23-27]。直流電能路由器具體拓撲結(jié)構(gòu)還需要展開大量的研究，現(xiàn)有的研究大多數(shù)是基于EPT的包含交流母線或直流母線的概念闡述，已經(jīng)提出的MPC結(jié)構(gòu)存在端口數(shù)量和能量流動之間難以兩全的矛盾，電氣隔離性能差等諸多不利的因素，應(yīng)用在直流電能路由器中存在一些問題[15-18]。本文提出一種新型直流電能路由器拓撲結(jié)構(gòu)，既實現(xiàn)直流電能路由器電壓變換、可靠的電氣隔離、獨立的端口設(shè)計、能量雙向流動等基本要求，同時與主流共直流母線的結(jié)構(gòu)相比降低了設(shè)備成本，提高了效率，縮減占用空間，拓展端口使用的靈活性[52-55]。本文從一下三個方面展開研究，直流電能路由器工作原理、運行模式和控制策略。1.3論文的內(nèi)容和章節(jié)安排根據(jù)以上內(nèi)容，能源互聯(lián)網(wǎng)是未來電網(wǎng)的發(fā)展方向，直流電能路由器作為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵性節(jié)點設(shè)備既有重要的研究意義。隨著直流配電網(wǎng)以及各種新型能源負荷的發(fā)展，直流電能路由器有著較大的研究與應(yīng)用前景。本文主要工作如下：第一章介紹了直流配電網(wǎng)的發(fā)展前景、研究方向和電能路由器在國內(nèi)外的發(fā)展情況，介紹并對比了電能路由器具有試驗樣機的相關(guān)設(shè)計方案，并給出了相應(yīng)的變換結(jié)構(gòu)。能源互聯(lián)網(wǎng)作為電力技術(shù)發(fā)展的指引方向，還處于摸索之中，大功率開關(guān)器件與電能路由器的研究與實踐也正處于起步階段。同時對直流配電的優(yōu)勢及發(fā)展做了相關(guān)介紹，強調(diào)了研究具有的意義。第二章對于直流配電網(wǎng)約束的電能路由器的特點做了介紹，接著針對于直流配電網(wǎng)末端應(yīng)用場合（如小區(qū)，學(xué)校，樓宇，企業(yè)等）的電能路由器設(shè)計了基于雙有源橋變換作為主要變

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3242631