基于独立相电流控制的电力电子变压器运行控制策略研究

发布时间：2018-11-02 12:09

【摘要】：世界面临着能源短缺日益严重的状况,现代电网正在进入“新能源+互联网”为特征的后碳时代,积极发展新能源接入互联网,是中国应对下一次能源革命的主要策略。尤其是结合电力电子技术的交直流混合型配电网逐渐成为未来配电网建设的重要方向。作为配电网的关键组成设备,传统配电变压器利用工频铁芯实现变压、隔离和能量传输等基本功能,但其可控性、兼容性较差,已远不能满足未来交直流混合型配电网的要求。因此,具有高度可控性的电力电子变压器,成为协调管控配电网电能分布的核心设备。其中高频直流变压器模块(CLLC)作为电力电子变压器中实现高频隔离、能量传递和电压等级变换的核心装置也成为本文研究分析的主要内容。首先,本文提出了一种基于CLLC谐振变换器的级联型电力电子变压器(Power Electronics Transformer,PET)结构,重点分析了CLLC谐振变换器的工作原理,并基于其等效电路分析了CLLC谐振变换器的稳态输出增益特性在漏感谐振频率下是恒定不变的特性。同时,根据基于CLLC谐振变换器结构的级联型PET结构进行参数的优化设计,并建立其等效的数学模型,为所提出的独立相电流控制策略提供理论依据。其次,提出了一种无论电网电压平衡与否都能使该PET稳定运行的独立相电流控制策略,并详细研究了该控制策略的工作原理。通过对电网线电压进行线相变换、独立锁相技术及引入零序电流补偿控制从而实现三相之间的解耦控制,使得无论电网电压是否平衡,PET都能运行于稳定状态。与传统的控制策略对比,独立相电流控制策略因CLLC谐振变换器的箝位特性使得控制结构得到了大大的简化的同时也是控制方式更加灵活多变。然后,给出了PET基于独立相电控制的功率分析,并分析了因负荷过大而需要削减负荷的诸多情况,给出了相应的计算公式。在进行有功功率分析的同时对无功功率也进行了进一步分析,从而进一步改进了所提出的独立性电流控制系统。最后,在PSCAD/EMTDC上搭建了一台10kV/50Hz的电力电子变压器,并模拟电压正常、不平衡和故障的情况,进行仿真实验,基于所测得的实验波形,充分验证了独立相电流控制系统的可行性及有效性。同时,根据仿真实验测得的波形,对比分析基于此控制策略的功率特性,提出了无功补偿方案,并为今后该控制结构的优化提供了较为精确的理论与数据基础。
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【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM41

【参考文献】