基于级联型电力电子变压器的楼宇微网研究

发布时间：2017-04-10 12:18

  本文关键词：基于级联型电力电子变压器的楼宇微网研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：楼宇微网是指包含有分布式电源、蓄电池储能装置、低压直流配网以及多种交直流负荷于一体的新型楼宇综合配电网系统。本文提出了一种将级联型电力电子变压器应用于楼宇微网的新型构建方案。电力电子变压器不仅可以提供多样化的交流/直流接口,同时具有潮流控制、谐波治理以及保护隔离等功能,对楼宇微网的发展具有重要意义。首先,本文以楼宇实际配电系统为例,设计了适用于该楼宇配电网的级联型电力电子变压器,该变压器主要由输入级、隔离级以及输出级三个功能模块构成。其中,输入级采用级联H桥整流器作为并网变流器,主要承担电能的控制和变换作用；隔离级采用带有谐振软开关的双向变换器,各DC-DC变换单元通过输入串联输出并联(ISOP)的方式组合而成,主要实现原副边的电压等级变换和电气隔离；输出级通过三相全控逆变器将低压直流电逆变为工频交流电,以供用户使用。同时,电力电子变压器的低压直流侧提供直流接口,便于分布式电源和直流负载接入。其后,针对楼宇微网中实际用电现状,结合直流配电网的优势,分析了楼宇配电系统采用直流配电方式的可行性与必要性,并对现有直流配电网结构和电压等级进行了阐述,提出了基于级联型电力电子变压器的楼宇微网配电系统。紧接着,介绍了光伏发电系统和蓄电池储能装置,详细分析了光伏发电系统的最大功率追踪控制方式以及储能装置的接入控制策略。在此基础上,分析了基于级联型电力电子变压器的楼宇微网在光伏并网运行和微网孤岛运行两种模式下的能量流动管理以及协调控制策略。最后,在MATLAB/SIMULINK仿真平台上构建了一套基于级联型电力电子变压器的楼宇微网系统,分别对光伏并网运行和微网孤岛运行时系统的稳定情况进行研究。并结合楼宇实际用电过程中大量非线性负载的使用带来的谐波污染、三相不平衡以及电网跌落等实际问题,研究了电力电子变压器应用于楼宇微网中对电能质量改善。
【关键词】：级联型电力电子变压器 楼宇微网 直流配电网 光伏发电系统 蓄电池储能装置
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM41;TM727
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究的背景与意义10-11
• 1.2 国内外电力电子变压器的发展应用现状11-15
• 1.3 楼宇微网的研究现状15-17
• 1.4 论文的主要内容17-18
• 第2章 级联型电力电子变压器的工作原理及控制策略18-36
• 2.1 电力电子变压器的工作原理18-19
• 2.2 三相级联型H桥电力电子变压器的拓扑结构19-20
• 2.3 三相级联型整流器拓扑结构及工作原理20-30
• 2.3.1 整流器四象限的工作原理20-23
• 2.3.2 级联型H桥整流级的调制方式与工作模态23-26
• 2.3.3 三相级联型H桥整流器的控制策略26-30
• 2.4 ISOP隔离型DC-DC拓扑结构及工作原理30-33
• 2.5 输出级逆变器33-34
• 2.6 本章小结34-36
• 第3章 基于电力电子变压器的楼宇微网及模型36-52
• 3.1 楼宇直流配网的可行性分析36-38
• 3.1.1 楼宇直流负载36
• 3.1.2 直流配电网络的优势36-38
• 3.2 低压直流配电网的拓扑结构及直流母线电压等级38-40
• 3.2.1 低压直流配电网的拓扑结构38-39
• 3.2.2 直流母线的结构及电压等级39-40
• 3.3 基于级联型电力电子变压器的楼宇微电网的拓扑结构40-41
• 3.4 楼宇微电网的负荷模型41-48
• 3.4.1 蓄电池储能系统控制41-45
• 3.4.2 楼宇光伏发电系统45-48
• 3.5 楼宇微网的能量管理48-51
• 3.5.1 光伏发电系统并网运行49-50
• 3.5.2 楼宇微网孤岛运行50-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第4章 基于级联型电力电子变压器的楼宇微网系统仿真分析52-65
• 4.1 级联型电力电子变压器仿真模型参数设计52-56
• 4.1.1 主电路基本参数选取53
• 4.1.2 主电路电感电容参数设计53-56
• 4.2 基于级联型电力电子变压器的楼宇微网系统仿真分析56-64
• 4.2.1 光伏系统并网运行仿真56-57
• 4.2.2 楼宇微网孤岛运行仿真57-58
• 4.2.3 电能质量的仿真58-64
• 4.3 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 附录A 攻读硕士学位期间学术成果目录72

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本文编号：296709