谐振型中低压直流变压器的均流技术和拓扑研究
发布时间：2021-12-27 19:00
为了应对越发严峻的能源危机和环境危机,发展可再生新能源已经成为世界各国的当务之急,中国作为世界上最大的发展中国家、最大的能源需求国,对可再生新能源的利用更加重视。新能源的发展对电网提出了更高的要求,传统的交流电网在面对大规模高比例接入的新能源时存在一系列问题,新兴的直流输配电网则能够较好地适应新能源,可作为最有应用前景的新能源接口。直流变压器作为直流配电网中的核心装置,其性能优劣直接影响直流电网的发展,正引起学术界和产业界的广泛关注。为了适应中低压直流配电网,直流变压器往往通过采用不同的拓扑结构来解决目前功率半导体器件电压电流应力不足的问题,目前应用较为广泛的是功率单元级联型结构和模块化多电平结构,两种结构在实际应用中也存在问题:（1）功率模块单元级联型结构需要更好的均压均流方案;（2）模块化多电平结构的拓扑形式和控制方法尚不完善。本文针对这两个问题开展了研究。针对功率模块单元级联型结构的均压均流问题,本文具体以输入并联输出串联（IPOS）的级联型LLC谐振变换器为分析对象,首先从变换器的效率优化出发提出了对级联型变换器的多个隔离变压器可采用磁集成方案来减小变压器磁芯,提高变压器的窗口...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球一次能源结构变化
璞浮⒄彰鞯缺戎爻中?黾樱?屑浯⒛芑方谌缧畹绯亍⒊?兜缛莸染?蟛糠?也是采用的直流电，大功率电力电子与柔性直流输配电技术日臻成熟，区域直流配网已成为未来城市与工业园区配电系统建设的重要趋势，这也为高比例可再生新能源的接入提供全新载体与技术选择。目前我国已经有多条直流输电网投运和在建，其中正在建设的张北可再生能源柔性直流电网示范工程是世界上首个环网状直流输电系统，支撑着2022年北京冬奥会供电和张北地区大规模清洁能源的开发利用，为风电、光伏等新能源的送出和消纳提供了高效灵活的方案[9][10]。图1-2所示是一典型的直流配电网示意图，中压10kV直流母线的引入，使得分布式新能源光伏、直流风电、燃料电池等产生的能量能够高效地并入电网，同时通过交直流换电站、直流变压器可以与中压35kV交流电网、低压375V直流电网形成互连，使分布式新能源的发电、输电、用电协调有序。区域性的直流配电网能够有效提高供电容量和电能质量，减小线路中无功功率的影响，降低电能损耗，作为高压交直流输电网和分布式新能源的有效接口，能够充分发挥可再生能源的价值和效益，具有新能源并网、储能接入以及交直流负载配电[11]等多方面的功能。图1-2典型直流配电网示意图直流配电网的稳定运行离不开两方面的因素，一是网侧作为负载侧能够有效接收分布式新能源或储能端并网的能量，二是网侧作为源侧能够有效给直流负载侧配电，而这两方
器的存在，省去了交流电网母线的互连所需要的工频变压器，可以大幅度降低系统体积[12]。虽然直流变压器中会采用大量功率半导体器件完成能量转换，其效率和成本方面可能还不能和工频变压器比肩，但是中间直流变压器可以实现变换器的输入输出完全解耦，前级的AC/DC、隔离级的DC/DC以及后级的DC/AC可以分别解耦控制，降低了控制难度，同时中间级的DC/DC变换器通过选取合适的拓扑和控制方式，能够实现软开关，降低损耗，前级的AC/DC、后级的DC/AC均可提供无功补偿，提升电网质量，输出电压和输出电流也能够实现连续调节。图1-3三级式电力电子变压器结构综上所述，在未来的能源结构变革中，可再生新能源将逐渐替代传统能源成为新的能源发展方向。为了更好地利用可再生能源，避免可再生能源接入交流配电系统存在的固有问题，直流配电网正逐渐成为高比例可再生新能源接入的全新载体与技术选择，其中直流变压器作为新能源并入直流电网的关键技术正受到越来越多的关注与重视，一方面直流变压器能够解决如何更好地使中压直流电网接入可再生新能源提供的能量，另一方面直流变压器也能够给用电侧提供需求电压等级的电网电压，更好地消纳能量。因此为了更好地适应未来中低压直流配电系统的需求，针对于中低压直流变压器的研究具有重要的学术价值和工程价值。1.2中低压直流变压器的研究现状随着分布式新能源的大规模应用，尤其是分布式太阳能发电和风力发电的强势发展，直流配电系统也已从起步阶段进入到规模性实践的阶段，作为直流配电系统中必不可少的
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年中国能源产业回顾及2019年展望[J]. 许萍,杨晶. 石油科技论坛. 2019(01)
[2]直流电网核心装备及关键技术展望[J]. 严胜,罗湘,贺之渊. 电力系统自动化. 2019(03)
[3]4500V碳化硅SBD和JFET功率模块的制备与测试[J]. 何骏伟,陈思哲,任娜,柏松,陶永洪,刘奥,盛况. 电工技术学报. 2015(17)
[4]直流配电网拓扑结构及控制策略[J]. 杜翼,江道灼,尹瑞,郑欢,王玉芬. 电力自动化设备. 2015(01)
[5]MMC-HVDC电容协同预充电控制策略[J]. 宋平岗,李云丰,王立娜,王锴,段程亭. 高电压技术. 2014(08)
[6]新能源发电并网对电网电能质量的影响研究[J]. 吕志盛,闫立伟,罗艾青,王强钢,周念成. 华东电力. 2012(02)
[7]输入串联输出并联的直流变换器控制策略研究[J]. 程璐璐,阮新波,章涛. 中国电机工程学报. 2006(22)
博士论文
[1]MMC型柔性直流输电系统建模、安全稳定分析与故障穿越策略研究[D]. 肖亮.浙江大学 2019
[2]模块化多电平中低压直流变压器关键技术研究[D]. 王朝辉.浙江大学 2016
本文编号：3552545
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球一次能源结构变化
璞浮⒄彰鞯缺戎爻中?黾樱?屑浯⒛芑方谌缧畹绯亍⒊?兜缛莸染?蟛糠?也是采用的直流电，大功率电力电子与柔性直流输配电技术日臻成熟，区域直流配网已成为未来城市与工业园区配电系统建设的重要趋势，这也为高比例可再生新能源的接入提供全新载体与技术选择。目前我国已经有多条直流输电网投运和在建，其中正在建设的张北可再生能源柔性直流电网示范工程是世界上首个环网状直流输电系统，支撑着2022年北京冬奥会供电和张北地区大规模清洁能源的开发利用，为风电、光伏等新能源的送出和消纳提供了高效灵活的方案[9][10]。图1-2所示是一典型的直流配电网示意图，中压10kV直流母线的引入，使得分布式新能源光伏、直流风电、燃料电池等产生的能量能够高效地并入电网，同时通过交直流换电站、直流变压器可以与中压35kV交流电网、低压375V直流电网形成互连，使分布式新能源的发电、输电、用电协调有序。区域性的直流配电网能够有效提高供电容量和电能质量，减小线路中无功功率的影响，降低电能损耗，作为高压交直流输电网和分布式新能源的有效接口，能够充分发挥可再生能源的价值和效益，具有新能源并网、储能接入以及交直流负载配电[11]等多方面的功能。图1-2典型直流配电网示意图直流配电网的稳定运行离不开两方面的因素，一是网侧作为负载侧能够有效接收分布式新能源或储能端并网的能量，二是网侧作为源侧能够有效给直流负载侧配电，而这两方
器的存在，省去了交流电网母线的互连所需要的工频变压器，可以大幅度降低系统体积[12]。虽然直流变压器中会采用大量功率半导体器件完成能量转换，其效率和成本方面可能还不能和工频变压器比肩，但是中间直流变压器可以实现变换器的输入输出完全解耦，前级的AC/DC、隔离级的DC/DC以及后级的DC/AC可以分别解耦控制，降低了控制难度，同时中间级的DC/DC变换器通过选取合适的拓扑和控制方式，能够实现软开关，降低损耗，前级的AC/DC、后级的DC/AC均可提供无功补偿，提升电网质量，输出电压和输出电流也能够实现连续调节。图1-3三级式电力电子变压器结构综上所述，在未来的能源结构变革中，可再生新能源将逐渐替代传统能源成为新的能源发展方向。为了更好地利用可再生能源，避免可再生能源接入交流配电系统存在的固有问题，直流配电网正逐渐成为高比例可再生新能源接入的全新载体与技术选择，其中直流变压器作为新能源并入直流电网的关键技术正受到越来越多的关注与重视，一方面直流变压器能够解决如何更好地使中压直流电网接入可再生新能源提供的能量，另一方面直流变压器也能够给用电侧提供需求电压等级的电网电压，更好地消纳能量。因此为了更好地适应未来中低压直流配电系统的需求，针对于中低压直流变压器的研究具有重要的学术价值和工程价值。1.2中低压直流变压器的研究现状随着分布式新能源的大规模应用，尤其是分布式太阳能发电和风力发电的强势发展，直流配电系统也已从起步阶段进入到规模性实践的阶段，作为直流配电系统中必不可少的
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年中国能源产业回顾及2019年展望[J]. 许萍,杨晶. 石油科技论坛. 2019(01)
[2]直流电网核心装备及关键技术展望[J]. 严胜,罗湘,贺之渊. 电力系统自动化. 2019(03)
[3]4500V碳化硅SBD和JFET功率模块的制备与测试[J]. 何骏伟,陈思哲,任娜,柏松,陶永洪,刘奥,盛况. 电工技术学报. 2015(17)
[4]直流配电网拓扑结构及控制策略[J]. 杜翼,江道灼,尹瑞,郑欢,王玉芬. 电力自动化设备. 2015(01)
[5]MMC-HVDC电容协同预充电控制策略[J]. 宋平岗,李云丰,王立娜,王锴,段程亭. 高电压技术. 2014(08)
[6]新能源发电并网对电网电能质量的影响研究[J]. 吕志盛,闫立伟,罗艾青,王强钢,周念成. 华东电力. 2012(02)
[7]输入串联输出并联的直流变换器控制策略研究[J]. 程璐璐,阮新波,章涛. 中国电机工程学报. 2006(22)
博士论文
[1]MMC型柔性直流输电系统建模、安全稳定分析与故障穿越策略研究[D]. 肖亮.浙江大学 2019
[2]模块化多电平中低压直流变压器关键技术研究[D]. 王朝辉.浙江大学 2016
本文编号：3552545
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