基于MMC的电力电子变压器的研究与设计

发布时间：2020-06-12 09:22

【摘要】：电力电子变压器是一种采用电力电子器件和高频变压器,通过电力电子变换技术实见电能变换的新型智能化变压器。电力电子变压器除了具有传统变压器的功能外，还具备功率密度高、可控性好、兼容性强、智能化的特点,可望在未来智能电网、机车牵引、新能源发电等场合得到推广使用。本文在现有研究的基础上,针对级联变压器的拓扑和空制策略进行了深入研究。本文详细分析了现有电力电子变压器拓扑结构的主要形式,工作原理,分析其优缺点,确定了本文由MMC(模块化多电平变换器)整流器、DC-DC变换器以及DC-AC逆变器三部分组成的基于MMC的AC-DC-AC型电力电子变压器拓扑的优化方案。首先,研究了 MMC的拓扑结构,调制原理,在此基础上建立了 MMC的数学模型,并根据数学模型分析了传统的控制策略的优缺点,在此基础上提出了基于序分量法的MMC整流器控制策略,其在实现单位功率运行的同时可以有效抑制系统不平衡,并通过Simulink建立仿真进行了仿真分析。其次,分析了传统基于H桥的DC-DC变换器的工作原理,建立了其数学模型,针对其可控器件需求数量多、成本高,并且控制复杂的问题,提出了半桥级联的DC-DC变换器,其控制简单,达到减少可控器件数量,降低了设备成本,简化控制系统,达到经济性的目的,并建立仿真模型进行深入的分析验证。再次,深入研究了矢量控制原理,在此基础上,建立了三相三桥臂DC-AC逆变器数学模型,应用矢量控制原理闭环PI控制策略,最后建立仿真模型进行了仿真分析。最后,在确定了基于MMC配电电力电子变压器各模块控制策略的基础上,建立了10kV电力电力电子变压器拓扑结构,并进行仿真分析。除此之外,根据电力系统的实际工况,进行了系统电压暂降、负载突变、系统电压三相不平衡仿真分析。仿真结果显示:基于MMC的新型配电力电子变压器可以做到良好有功无功控制,单位功率因数运行。除此之外,其可以在电网不对称的情况下可以很好的治理负序分量,减少对电网及电力电子变压器模块的影响。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM41

【参考文献】

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本文编号：2709327