模块化电力电子变压器效率优化控制研究

发布时间：2020-04-12 21:01

【摘要】：随着国家能源发展战略的积极推进,可再生能源产业得到全面快速发展,高渗透率的可再生能源并网对电网高效、安全、可持续运行带来了新的挑战和要求。目前,可再生能源多接入交流配网,交直流变换环节较多,降低了效率,影响了接入的便捷性,而传统配电网主动调控能力不足,也限制了分布式可再生能源的消纳和高效利用。基于电力电子变压器构建的交直流混合系统成为新的发展趋势,在完成传统变压器电压变换功能的同时,可以实现对配电网中电压、电流及功率流向的快速调节、综合控制以及智能管理等功能。本文以当下研究较为广泛的模块化级联型电力电子变压器为基础,以提升电力电子变压器在交直流混合配电网中运行效率为目标,研究了电力电子变压器在不同运行工况下的效率优化方法。首先,详细分析了模块化级联型电力电子变压器前级级联H桥电路的拓扑构成及工作原理,并详细说明了前级级联H桥电路所采用混合调制技术的实现形式;介绍了后级隔离型双向DC/DC直流变换器的拓扑结构,以及在单移相控制下的工作原理;并分别给出了H桥模块和隔离型双向DC/DC直流变换器的损耗模型。然后,针对电力电子变压器在交直流混合配电网可能长时间处于轻载运行的工况特点,结合已有实验数据论证了功率优化分配的可行性,进一步考虑级联H桥电路在混合调制技术下的输出特性,提出一种主动功率非均衡控制策略,相比传统的功率均衡控制可降低系统损耗。针对电力电子变压器有时处于大功率运行的工况,提出了固定轮换混合PWM算法,该算法既可以降低系统开关损耗,又可保证各功率单元均衡输出。最后,搭建模块化级联型电力电子变压器实验平台对所提的效率优化控制方法进行实验验证。实验结果表明,在轻载工况下,所提主动功率非均衡控制策略和传统功率均衡控制相比能有效的提高系统效率且控制简单、易于实现,而固定轮换混合PWM算法可降低开关损耗保持功率均衡输出。所提效率优化方法具有一定的工程应用价值。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM41

【参考文献】