级联型固态变压器故障检测与容错技术研究

发布时间：2017-09-09 15:42

  本文关键词：级联型固态变压器故障检测与容错技术研究

  更多相关文章： 电力电子变压器 H桥级联 故障检测 容错控制 开关谐波 神经网络

【摘要】：近年来,随着新能源与分布式发电的兴起以及智能电网这一概念的提出,电力电子变压器将在电力系统中发挥日益重要的作用。目前电力电子装置广泛应用于航空航天器及各种工业设备,其可靠性问题已成为保障航天器或工业设备安全运行的一项关键技术。电力电子变压器作为一种电力电子装置,其故障检测技术与容错控制技术具有重要的理论与现实意义。本文首先对电力电子变压器的发展与原理作出介绍,并对电力电子装置的故障检测与容错控制进行了概括与综述,并提出了一种典型级联型电力电子变压器结构。针对此结构,首先对输入级、中间级、输出级分别建立了数学模型,并在数学模型的基础上研究了各级典型的控制策略。其次,本文针对级联型电力电子变压器的输入级、中间级、输出级分别研究了相应的故障检测方法与容错控制方法。在故障检测技术方面,输入级分别采用基于开关谐波分析的方法与基于脉冲电压比较的方法,两种方法都是以H桥单元为检测单位；输出级采用一种基于Park变换与神经网络的故障检测方法,通过对三相输出电流的处理与分析确定故障类型。在容错控制技术方面,输入级一个H桥单元与中间级一个DAB单元作为一个容错单元,并采用结合直流侧优化的双零序电压注入法进行容错控制,通过注入零序电压实现各相功率的重新分配；输出级采用三相四开关的容错重构结构,通过七段式SVPWM调制实现容错运行。本文通过MATLAB/Simulink平台建立了级联型电力电子变压器模型,对文中研究的级联型电力电子变压器控制策略的仿真验证了其工作性能。文中提出的各故障检测方法与容错控制方法也均通过仿真进行了验证,输入级及输出级的软件故障检测方法均可用于在线故障检测,各级的容错控制策略也证明了其正确性及可行性。
【关键词】：电力电子变压器 H桥级联 故障检测 容错控制 开关谐波 神经网络
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM407
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题研究背景与研究意义8-9
• 1.2 电力电子变压器9-12
• 1.2.1 电力电子变压器基本工作原理10-11
• 1.2.2 级联型电力电子变压器11-12
• 1.3 电力电子装置故障检测与容错技术研究现状12-14
• 1.3.1 电力电子装置故障检测技术研究现状12-13
• 1.3.2 电力电子装置容错技术研究现状13-14
• 1.4 本论文主要工作14-16
• 第二章 级联型电力电子变压器建模与控制16-42
• 2.1 级联型电力电子变压器主电路拓扑16-17
• 2.2 级联型电力电子变压器建模17-25
• 2.2.1 级联H桥单元建模17-19
• 2.2.2 双向主动全桥变换器建模19-23
• 2.2.3 三相逆变器建模23-25
• 2.3 级联型电力电子变压器控制25-40
• 2.3.1 级联型PWM整流器控制25-28
• 2.3.1.1 H桥单元整流控制25-27
• 2.3.1.2 载波移相SPWM调制27-28
• 2.3.2 双向主动全桥变换器控制28-32
• 2.3.2.1 软开关的实现条件28-30
• 2.3.2.2 DAB变换器并联移相控制策略30-32
• 2.3.3 三相逆变器控制32-34
• 2.3.4 仿真分析34-40
• 2.3.4.1 输入级仿真35-36
• 2.3.4.2 双向主动全桥变换器仿真36-37
• 2.3.4.3 三相逆变器仿真37-39
• 2.3.4.4 级联型电力电子变压器整体仿真39-40
• 2.4 本章小结40-42
• 第三章 级联型电力电子变压器故障检测42-64
• 3.1 级联型电力电子变压器硬件故障检测和保护42-43
• 3.2 级联型电力电子变压器输入级软件故障检测43-53
• 3.2.1 基于开关谐波分析的故障检测方法43-50
• 3.2.1.1 基于开关谐波分析的故障检测原理43-46
• 3.2.1.2 基于开关谐波分析的故障检测方法实现46-48
• 3.2.1.3 仿真结果分析48-50
• 3.2.2 基于脉冲电压比较的故障检测方法50-53
• 3.2.2.1 基于脉冲电压比较的故障检测原理50-52
• 3.2.2.2 仿真结果分析52-53
• 3.3 级联型电力电子变压器输出级软件故障检测53-62
• 3.3.1 电流诊断法与电压诊断法53-54
• 3.3.2 基于Park变换和神经网络的故障检测方法54-59
• 3.3.2.1 IGBT开路故障类型54-55
• 3.3.2.2 Park变换算法故障检测原理55-57
• 3.3.2.3 利用BP神经网络确定F1、F257-58
• 3.3.2.4 利用逻辑判断确定F358-59
• 3.3.3 仿真结果分析59-62
• 3.4 本章小结62-64
• 第四章 级联型电力电子变压器容错控制64-86
• 4.1 级联型电力电子变压器输入级及中间级容错控制64-78
• 4.1.1 级联型PWM变换器容错技术64-67
• 4.1.1.1 级联型PWM变换器容错技术特点64-65
• 4.1.1.2 H桥单元旁路实现方法及装置可靠性65-67
• 4.1.2 结合直流侧优化的双零序电压注入容错控制67-78
• 4.1.2.1 双零序电压注入法的数学分析67-70
• 4.1.2.2 直流侧优化控制70-73
• 4.1.2.3 容错控制方法的实现73-75
• 4.1.2.4 仿真结果分析75-78
• 4.2 级联型电力电子变压器输出级容错控制78-85
• 4.2.1 三相四开关容错结构的SVPWM控制原理78-83
• 4.2.2 三相四开关容错结构SVPWM仿真分析83-85
• 4.3 本章小结85-86
• 第五章 总结与展望86-88
• 5.1 全文总结86
• 5.2 工作展望86-88
• 致谢88-90
• 参考文献90-94
• 作者简介94

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本文编号：821313