适用于直流电力电子变压器的三电平DC/DC功率模块及控制策略研究
发布时间:2021-03-30 05:54
在传统电力系统当中,不同电压等级的电网之间使用工频变压器进行连接。但工频变压器无法对电压电流进行主动控制,难以满足未来智能电网的发展需求。电子电力变压器(Power electronic transformer,PET)是一种将电力电子技术与电磁耦合技术相结合的新型变压器,具备电压电流的高度可控性。可以预见,PET技术将成为未来智能电网的关键技术之一。为了承担高压和大功率,电力电子变压器常采用模块化的结构,DC/DC功率模块作为电力电子变压器的基本单元将决定整机的性能。本文主要针对单个DC/DC功率模块进行研究,文中包含:功率模块的拓扑结构设计、功率正传时的调制策略研究、功率反传时开关管均压控制策略研究以及具有双极直流输出能力的功率模块研究。本文首先分析了中点钳位型三电平拓扑(Neutral point clamped,NPC)直流侧耐压高、调制灵活的特点,指出其作为DC/DC功率模块高压侧电路拓扑的优势,进而提出了三电平DC/DC功率模块的电路拓扑。本文分析了该拓扑在功率正传时高压侧电路所有开关管的软开关情况并提出了一种全ZVZCS的软开关调制策略,同时通过对变压器励磁电感取值的特殊...
【文章来源】:哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】:69 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的和意义
1.2 电力电子变压器国内外研究现状
1.2.1 电力电子变压器电路拓扑
1.2.2 电力电子变压器DC/DC功率模块
1.2.3 双极直流输出的DC/DC拓扑
1.3 本文的主要研究内容
第2章 三电平DC/DC功率模块电路设计及调制策略研究
2.1 引言
2.2 三电平DC/DC功率模块电路设计
2.3 全ZVZCS调制策略
2.3.1 全ZVZCS调制策略的开关过程分析
2.3.2 变压器励磁电感设计
2.4 功率正传时全ZVZCS调制策略的仿真验证
2.5 本章小结
第3章 三电平DC/DC功率模块内部均压控制策略
3.1 引言
3.2 功率反传时功率模块均压问题的成因分析
3.3 均压控制策略
3.3.1 无源均压策略
3.3.2 有源均压策略
3.4 功率反传时的仿真验证
3.4.1 功率反传时开关管的软开关与不均压问题
3.4.2 无源均压与有源均压策略的仿真验证
3.5 本章小结
第4章 电力电子变压器DC/DC功率模块构建双极直流输出方案研究
4.1 引言
4.2 具有双极直流电压输出能力的电力电子变压器拓扑
4.2.1 双极电压平衡原理
4.2.2 双极电压平衡拓扑电流应力分析
4.2.3 双极直流输出电路的建模以及电压平衡控制
4.3 双极电压平衡拓扑电路仿真
4.4 本章小结
第5章 实验平台的设计与实验验证
5.1 引言
5.2 三电平DC/DC功率模块实验平台与控制器架构
5.2.1 实验平台拓扑结构设计
5.2.2 控制器框架
5.3 开关管软开关以及均压控制策略的实验验证
5.3.1 功率正传时全ZVZCS调制策略的实验验证
5.3.2 功率反传时软开关以及均压控制策略的实验验证
5.4 具有双极直流电压输出能力的DC/DC拓扑的实验验证
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号:3108991
【文章来源】:哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】:69 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的和意义
1.2 电力电子变压器国内外研究现状
1.2.1 电力电子变压器电路拓扑
1.2.2 电力电子变压器DC/DC功率模块
1.2.3 双极直流输出的DC/DC拓扑
1.3 本文的主要研究内容
第2章 三电平DC/DC功率模块电路设计及调制策略研究
2.1 引言
2.2 三电平DC/DC功率模块电路设计
2.3 全ZVZCS调制策略
2.3.1 全ZVZCS调制策略的开关过程分析
2.3.2 变压器励磁电感设计
2.4 功率正传时全ZVZCS调制策略的仿真验证
2.5 本章小结
第3章 三电平DC/DC功率模块内部均压控制策略
3.1 引言
3.2 功率反传时功率模块均压问题的成因分析
3.3 均压控制策略
3.3.1 无源均压策略
3.3.2 有源均压策略
3.4 功率反传时的仿真验证
3.4.1 功率反传时开关管的软开关与不均压问题
3.4.2 无源均压与有源均压策略的仿真验证
3.5 本章小结
第4章 电力电子变压器DC/DC功率模块构建双极直流输出方案研究
4.1 引言
4.2 具有双极直流电压输出能力的电力电子变压器拓扑
4.2.1 双极电压平衡原理
4.2.2 双极电压平衡拓扑电流应力分析
4.2.3 双极直流输出电路的建模以及电压平衡控制
4.3 双极电压平衡拓扑电路仿真
4.4 本章小结
第5章 实验平台的设计与实验验证
5.1 引言
5.2 三电平DC/DC功率模块实验平台与控制器架构
5.2.1 实验平台拓扑结构设计
5.2.2 控制器框架
5.3 开关管软开关以及均压控制策略的实验验证
5.3.1 功率正传时全ZVZCS调制策略的实验验证
5.3.2 功率反传时软开关以及均压控制策略的实验验证
5.4 具有双极直流电压输出能力的DC/DC拓扑的实验验证
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号:3108991
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