适用于新能源直流并网的高压大功率变换器研究

发布时间：2017-03-20 00:01

  本文关键词：适用于新能源直流并网的高压大功率变换器研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：新能源间歇性和随机性的特点导致传统的电力装备、电网结构和运行技术无法承受大量新能源接入电网,新能源直流并网技术是解决上述问题的有效方案之一。高压大功率DC/DC变换器连接各种新能源与大电网,是直流电网的重要设备。本文针对新能源直流并网系统中高压大功率DC/DC变换器进行了以下三个方面的研究。1、提出一种新的LC并联谐振升压变换器拓扑结构,该变换器利用LC并联谐振网络可实现很高的电压增益,同时具有开关管零电压开关,整流二极管零电流关断的优点。此外与其他谐振变换器相比,该变换器中半导体开关器件的电压应力相对较低,对该拓扑进行了理论分析,并进行了仿真和样机实验验证。2、针对新能源直流汇集以及储能大规模接入中高压直流电网对高增益DC/DC变换器的需求,研究了一种基于模块化多电平(Modular Multilevel Converter, MMC)技术的高增益DC/DC变换器拓扑结构,低压侧采用H桥结构,高压侧采用MMC结构,既降低了高压侧各开关管电压应力,又简化了低压侧的结构,兼顾了变换器的可靠性和经济性。对该变换器进行了理论分析,研究了MMC最近电平逼近的调制方式,以及基于电容电压排序的子模块电压均衡控制策略。最后,通过仿真,验证了该变换器的工作原理。3、研究了新能源直流并网系统中其他两种DC/DC变换器：单双极性转换DC/DC变换器和多端口DC/DC变换器。分别介绍了各变换器的拓扑结构、工作原理和控制方式。搭建了一个含多类型DC/DC变换器的四端口多电压等级新能源直流并网系统仿真模型,通过仿真,验证了单双极性转换DC/DC变换器不仅具有电压控制能力,还能将新能源连接到双极运行的直流电网；多端口DC/DC变换器能够连接不同电压等级的母线,同时还具有潮流调节能力。
【关键词】：新能源 直流电网 高压大功率 DC/DC变换器 MMC
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-18
• 1.2.1 电感类变换器11-13
• 1.2.2 电容类变换器13-14
• 1.2.3 谐振类变换器14-15
• 1.2.4 变压器类变换器15-16
• 1.2.5 模块化类变换器16-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-20
• 第二章 一种新型LC并联谐振升压直流变换器20-40
• 2.1 工作原理分析20-25
• 2.2 特性分析与参数设计25-29
• 2.3 仿真验证29-33
• 2.3.1 稳态仿真29-30
• 2.3.2 动态仿真30-32
• 2.3.3 对比仿真32-33
• 2.4 实验验证33-37
• 2.4.1 控制电路设计33-34
• 2.4.2 样机平台34-35
• 2.4.3 稳态试验35-36
• 2.4.4 动态试验36-37
• 2.5 本章小结37-40
• 第三章 一种基于MMC技术的高增益DC/DC变换器40-54
• 3.1 工作原理分析40-45
• 3.1.1 低压侧H桥工作原理42-43
• 3.1.2 高压侧MMC工作原理43-45
• 3.2 控制系统设计与功能实现45-49
• 3.2.1 MMC桥臂级的控制与调制46-48
• 3.2.2 DC/DC变换器级控制48-49
• 3.3 参数设计49-51
• 3.3.1 桥臂电感设计49
• 3.3.2 连接电感设计49-50
• 3.3.3 子模块电容设计50-51
• 3.4 仿真验证51-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第四章 单双极性转换变换器和多端口直流变换器研究54-70
• 4.1 单双极性转换DC/DC变换器研究54-59
• 4.1.1 工作原理分析54-58
• 4.1.2 仿真验证58-59
• 4.2 多端口直流变换器研究59-64
• 4.2.1 工作原理分析59-61
• 4.2.2 控制策略61-63
• 4.2.3 仿真验证63-64
• 4.3 DC/DC变换器在新能源直流并网系统中的应用64-69
• 4.3.1 仿真模型搭建64-66
• 4.3.2 新能源功率跳变仿真66-68
• 4.3.3 潮流调节仿真68-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第五章 工作总结及展望70-72
• 5.1 本文的主要工作70
• 5.2 下一步要完成的工作70-72
• 致谢72-74
• 参考文献74-80
• 攻读硕士学位期间的学术成果80-81

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