基于推挽隔离变换的双级式PET拓扑与控制研究

发布时间：2020-05-11 21:16

【摘要】：随着化石能源的逐渐减少和环境污染的日益严重,太阳能、风能等可再生能源的发展受到越来越多的关注。但是,由于可再生能源的分散性较强,传统的电力设备与电网结构在接纳分布式的可再生能源方面逐渐显露出不足之处。近年来,直流电网技术逐渐成为解决可再生能源并网运行问题的优先选择,而电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)作为一种功率变换接口,是直流电网中的关键设备。本文首先介绍了直流配电系统和PET的优点与发展历程,在分析了直流配网中PET的特点后,提出了一种双级式结构的PET,可用于连接交流电网与直流配网。为解决传统DAB中开关管数量较多、软开关受到限制等问题,本文基于推挽式高频变压器进行了隔离变换。在开环控制方式下,利用高频变压器的漏感与谐振电容组成了串联谐振电路,使得隔离级更易于实现软开关。在能量由交流电网向直流配网传输的背景下,本文详细介绍了交直流变换级中级联H桥电路的工作过程与调制原理,并分析了隔离级电路的工作模态与软开关实现过程。文中介绍了常用的PET交直流端口控制技术,并建立了PET的交流侧与直流侧的平均数学模型,采用了一种交直流变换级与隔离级两级统一控制的策略,简化了传统PET控制上的复杂性。根据所建立的平均模型对控制器参数进行了分析与设计,并对文中的理论分析给出了仿真验证过程。为使PET能够更好地应用于实际的配网中,本文给出了一种故障定位方案,可在含PET的配网线路发生故障时,快速定位出故障位置。并给出了PET后级线路故障时,PET的退出方案。另外还分析了一种PET软启动方案,并进行了仿真验证。最后,搭建了一台小容量双级式PET的实验样机,验证了交直流变换级中载波移相调制的优点,同时验证了隔离级中所有开关管软开关的实现过程。
【图文】：

燕山大学工程硕士学位论文想法，认为多电压等级的多端直流环网能够满足未来社会对电网建设的需求。文献[14]以深圳某园区为实例，给出一种基于柔性中压直流配电的能源互联网系统，介绍了其系统结构和关键技术，并给出一套具体的方案示例。文献[15]分析了直流配电网中环状供电结构与两端供电结构的可行性，，研究了分布式能源和储能设备并入直流电网的模型，并搭建了直流配电网协调控制模型。总的来说，国内对于直流配网的研究重点主要集中在以直流微网为核心的低压直流配电网方面。

FREEDM提出的交直流混合能源系统示意图
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM46

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本文编号：2659077