谐振式模块化高变比直流变换器研究
发布时间：2020-12-16 13:31
直流变换器是直流输配电系统的重要组成部分,随着直流输配电系统电压等级的不断提升,高电压变比的直流变换器已然成为了当今的研究热点之一。在这一背景下,本文研究了一种新型的谐振式模块化高变比直流变换器（resonant modular high-ratio DC converter,RMHRDC）。RMHRDC采用了模块化结构,其主电路由半桥子模块（half-bridge sub-module,HBSM）构成的阀组、谐振电感、并联输出电感以及整流桥组成。采用HBSM级联结构的RMHRDC具备了良好的可扩展性,通过合理控制HBSM投入和切除的数量可使变换器实现高电压变比、多电压变比的目标,同时使子模块电容电压具有自均衡能力。由于引入了谐振工作原理,RMHRDC具备软开关的特性,进而降低了系统开关损耗。接着,本文研究了 RMHRDC的工作原理。重点对RMHRDC的电压变比、子模块电容电压以及电路内部交直流能量的转换规律开展详细研究,并对RMHRDC的高电压变比、子模块电容电压自均衡能力以及软开关特性等进行了仿真验证。其次,本文研究了 RMHRDC的系统主电路参数和损耗的计算方法,分析了寄生参数对...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－丨多端的ＶＳＣ－ＨＶＤＣ示意图??
??ＩＩ?／？ｖｗ－＾??图１－２晶闸管谐振型直流变换器??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ?ｂａｓｅｄ?ｒｅｓｏｎａｎｔ?ＤＣ／ＤＣ?ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ??ＴＢＲＤＣ具备以下优点［１２＿ｌ４］：?（１）利用了谐振升压的原理避免了变压器的使用，??有助于减少能量损耗。（２）由于晶闸管具有耐高压的特点，此拓扑结构可应用于高??压大功率的场合。（３）由于变换器中谐振的存在，可使该电路在断续的模式运行过??程中实现开关器件零电流的关断，有效地减少了开关损耗。??虽然ＴＢＲＤＣ可工作在软幵关状态下，但此时其输入和输出波形较差，因此需??要较大的滤波单元，这样将增加变换器的成本和占地面积。其次所用的调频控制??技术对滤波器设计提出更高要求。同时由于谐振电容的缘故，高低压侧绝缘等级??相同
ｈ?Ｓ２ｊｙ?ｓ６ｊｒＪ?ｓｊｒｔ?ｕ??图１－３双向全桥ＬＬＣ谐振型电路??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?ｆｕｌｌ－ｂｒｉｄｇｅ?ＬＬＣ?ｒｅｓｏｎａｎｔ?ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ??双向全桥ＬＬＣ谐振型变换器是在双向全桥电路的基础上加入了?ＬＬＣ谐振电??路，如图１－３所示。加入谐振后的电路具有如下优点［１６＿１９］：?（１）双向全桥ＬＬＣ谐振??型变换器能够实现全负载范围内开关管的零电压开通；（２）双向全桥ＬＬＣ谐振型??变换器在输入电压范围较宽的情况下具有良好的工作特性；（３）双向全桥ＬＬＣ谐??振型变换器具有效率高、功率密度大、电气隔离且电磁干扰低等优点。但是，当??双向全桥ＬＬＣ谐振型变换器工作在低频时，电感的设计将增加变换器的体积。同??时，当双向全桥ＬＬＣ谐振型变换器应用于大功率场合时，由于ＬＬＣ串联谐振的缘??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]多端直流输电与直流电网技术[J]. 申艳红,庞科伟,黄浩然. 电子技术与软件工程. 2018(05)
[2]抽蓄电站和经多端柔性直流电网接入的大规模新能源间的协调互补优化控制方案[J]. 李文锋,张健,卜广全,王晖,赵兵. 电力系统保护与控制. 2017(23)
[3]应用于直流电网的直接耦合式直流变压器[J]. 游洪程,蔡旭. 中国电机工程学报. 2017(09)
[4]具有频率实时镜像和自主电网同步能力的风场–柔直系统控制方法[J]. 杨仁炘,张琛,蔡旭. 中国电机工程学报. 2017(02)
[5]一种模块化多电平DC/DC变换器的基频调制策略[J]. 王新颖,汤广福,陈宇,魏晓光,肖湘宁,丁骁. 中国电机工程学报. 2016(07)
[6]隔离型MMC直流变压器的电流源运行[J]. 孙长江,张建文,蔡旭,施刚. 中国电机工程学报. 2016(07)
[7]用于超级电容储能系统的三电平双向直流变换器及其控制[J]. 胡斌,杨中平,黄先进,史京金,赵炜. 电工技术学报. 2015(08)
[8]用于直流电网的高压大容量DC/DC变换器拓扑研究[J]. 魏晓光,王新颖,高冲,张升. 中国电机工程学报. 2014(S1)
[9]新型模块化高压大功率DC-DC变换器[J]. 赵成勇,李路遥,翟晓萌,黄晓明,陆翌,裘鹏. 电力系统自动化. 2014(04)
[10]光伏电站经VSC-HVDC并网拓扑及其控制策略[J]. 赵伟然,李光辉,何国庆,石文辉,徐青山. 电网技术. 2012(11)
硕士论文
[1]基于潮流优化的多端直流输电系统建模与控制[D]. 董辉.华东交通大学 2018
[2]多端柔性直流输电系统的建模与电磁暂态仿真研究[D]. 何敏.山东大学 2018
[3]MMC-HVDC输电系统直流侧故障分析和保护技术研究[D]. 陈博伟.北京交通大学 2018
[4]基于三电平DC-DC变换器的风储双极性直流微电网运行控制策略研究[D]. 陈宇豪.太原理工大学 2017
[5]国际电网输电技术发展趋势及应用研究[D]. 许飞宇.华北电力大学(北京) 2017
[6]LLC谐振式双向全桥DC/DC变换器的研究[D]. 田凯哲.燕山大学 2016
[7]柔直中混合型模块化多电平变流器的调制方式和故障隔离[D]. 练睿.重庆大学 2016
[8]模块组合多电平变换器电容均压控制系统研究[D]. 王庆振.上海工程技术大学 2016
[9]非隔离型模块化多电平DC/DC变换器[D]. 游洪程.华中科技大学 2015
[10]电感线圈分布电容及交变磁场中其电感的研究[D]. 陈龙.南京师范大学 2014
本文编号：2920246
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－丨多端的ＶＳＣ－ＨＶＤＣ示意图??
??ＩＩ?／？ｖｗ－＾??图１－２晶闸管谐振型直流变换器??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ?ｂａｓｅｄ?ｒｅｓｏｎａｎｔ?ＤＣ／ＤＣ?ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ??ＴＢＲＤＣ具备以下优点［１２＿ｌ４］：?（１）利用了谐振升压的原理避免了变压器的使用，??有助于减少能量损耗。（２）由于晶闸管具有耐高压的特点，此拓扑结构可应用于高??压大功率的场合。（３）由于变换器中谐振的存在，可使该电路在断续的模式运行过??程中实现开关器件零电流的关断，有效地减少了开关损耗。??虽然ＴＢＲＤＣ可工作在软幵关状态下，但此时其输入和输出波形较差，因此需??要较大的滤波单元，这样将增加变换器的成本和占地面积。其次所用的调频控制??技术对滤波器设计提出更高要求。同时由于谐振电容的缘故，高低压侧绝缘等级??相同
ｈ?Ｓ２ｊｙ?ｓ６ｊｒＪ?ｓｊｒｔ?ｕ??图１－３双向全桥ＬＬＣ谐振型电路??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?ｆｕｌｌ－ｂｒｉｄｇｅ?ＬＬＣ?ｒｅｓｏｎａｎｔ?ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ??双向全桥ＬＬＣ谐振型变换器是在双向全桥电路的基础上加入了?ＬＬＣ谐振电??路，如图１－３所示。加入谐振后的电路具有如下优点［１６＿１９］：?（１）双向全桥ＬＬＣ谐振??型变换器能够实现全负载范围内开关管的零电压开通；（２）双向全桥ＬＬＣ谐振型??变换器在输入电压范围较宽的情况下具有良好的工作特性；（３）双向全桥ＬＬＣ谐??振型变换器具有效率高、功率密度大、电气隔离且电磁干扰低等优点。但是，当??双向全桥ＬＬＣ谐振型变换器工作在低频时，电感的设计将增加变换器的体积。同??时，当双向全桥ＬＬＣ谐振型变换器应用于大功率场合时，由于ＬＬＣ串联谐振的缘??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]多端直流输电与直流电网技术[J]. 申艳红,庞科伟,黄浩然. 电子技术与软件工程. 2018(05)
[2]抽蓄电站和经多端柔性直流电网接入的大规模新能源间的协调互补优化控制方案[J]. 李文锋,张健,卜广全,王晖,赵兵. 电力系统保护与控制. 2017(23)
[3]应用于直流电网的直接耦合式直流变压器[J]. 游洪程,蔡旭. 中国电机工程学报. 2017(09)
[4]具有频率实时镜像和自主电网同步能力的风场–柔直系统控制方法[J]. 杨仁炘,张琛,蔡旭. 中国电机工程学报. 2017(02)
[5]一种模块化多电平DC/DC变换器的基频调制策略[J]. 王新颖,汤广福,陈宇,魏晓光,肖湘宁,丁骁. 中国电机工程学报. 2016(07)
[6]隔离型MMC直流变压器的电流源运行[J]. 孙长江,张建文,蔡旭,施刚. 中国电机工程学报. 2016(07)
[7]用于超级电容储能系统的三电平双向直流变换器及其控制[J]. 胡斌,杨中平,黄先进,史京金,赵炜. 电工技术学报. 2015(08)
[8]用于直流电网的高压大容量DC/DC变换器拓扑研究[J]. 魏晓光,王新颖,高冲,张升. 中国电机工程学报. 2014(S1)
[9]新型模块化高压大功率DC-DC变换器[J]. 赵成勇,李路遥,翟晓萌,黄晓明,陆翌,裘鹏. 电力系统自动化. 2014(04)
[10]光伏电站经VSC-HVDC并网拓扑及其控制策略[J]. 赵伟然,李光辉,何国庆,石文辉,徐青山. 电网技术. 2012(11)
硕士论文
[1]基于潮流优化的多端直流输电系统建模与控制[D]. 董辉.华东交通大学 2018
[2]多端柔性直流输电系统的建模与电磁暂态仿真研究[D]. 何敏.山东大学 2018
[3]MMC-HVDC输电系统直流侧故障分析和保护技术研究[D]. 陈博伟.北京交通大学 2018
[4]基于三电平DC-DC变换器的风储双极性直流微电网运行控制策略研究[D]. 陈宇豪.太原理工大学 2017
[5]国际电网输电技术发展趋势及应用研究[D]. 许飞宇.华北电力大学(北京) 2017
[6]LLC谐振式双向全桥DC/DC变换器的研究[D]. 田凯哲.燕山大学 2016
[7]柔直中混合型模块化多电平变流器的调制方式和故障隔离[D]. 练睿.重庆大学 2016
[8]模块组合多电平变换器电容均压控制系统研究[D]. 王庆振.上海工程技术大学 2016
[9]非隔离型模块化多电平DC/DC变换器[D]. 游洪程.华中科技大学 2015
[10]电感线圈分布电容及交变磁场中其电感的研究[D]. 陈龙.南京师范大学 2014
本文编号：2920246
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