模块级联型三相固态变压器及其控制策略的研究

发布时间：2017-10-03 13:34

  本文关键词：模块级联型三相固态变压器及其控制策略的研究

  更多相关文章： 三相模块级联型固态变压器 双有源桥变换器 共同占空比 三相dq0控制 电压跟随

【摘要】：三相模块级联型固态变压器(Solid state transformer, SST)是未来智能电网系统重要组成部分之一。它是一种通过电力电子变换技术实现传统变压器功能的新型电力电子设备。相对于传统电力变压器,固态变压器具有传输效率高、体积小、重量轻等优点。同时通过先进控制技术,固态变压器还可以对网侧的输入电流,用户侧的输出电压、功率等进行灵活调控。固态变压器还能整合分布式发电储能系统,为其提供直流并网接口。 三相模块级联型固态变压器主要由三部分组成：三相输入整流级,中间双有源桥(Dual active bridge, DAB) DC/DC级以及输出逆变级。对于不同的电压功率场合,模块级联型固态变压器可通过串并联不同的低压模块来达到提高电压和功率等级的要求。采用级联型拓扑还可降低每个模块开关管的电压电流应力,同时输入侧多电平的SPWM波可有效降低输入电流的谐波含量,减小输入滤波电感的体积和重量。但是这种拓扑结构也带来了模块间的电压、功率不平衡问题,这些问题会给开关管带来隐患。特别是在电压波动和负载变化的情况下,开关管很可能会因为电压、功率不平衡问题而导致损坏。 为解决三相SST系统模块间电压／功率不平衡问题,本文分析了三相SST电路拓扑工作原理,对系统主电路进行了建模分析。并提出了一种有效的系统控制策略：输入整流级采用一种基于共同占空比的三相dq0控制策略以保证输入交流电流三相对称,DAB级采用一种基于电压跟随的移相控制方法以实现模块间电压平衡,两级控制策略相配合以实现各模块间电压、功率平衡。为验证所提控制策略的可行性,搭建了仿真模型与实验样机。仿真和实验结果均验证了本文所提控制策略的可行性和有效性。
【关键词】：三相模块级联型固态变压器 双有源桥变换器 共同占空比 三相dq0控制 电压跟随
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM41
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 目录8-10
• 第1章 . 绪论10-26
• 1.1. 课题背景及其意义10-14
• 1.2. 固态变压器的发展14-25
• 1.2.1. 固态变压器的提出14-15
• 1.2.2. 固态变压器的主要结构类型15-21
• 1.2.2.1. 单相SST的主要结构类型15-18
• 1.2.2.2. 三相SST的主要结构类型18-21
• 1.2.3 模块级联型三相固态变压器21-25
• 1.3. 本文主要研究内容25-26
• 第2章 . 三相级联型SST主电路分析26-43
• 2.1. 三相整流级电路分析26-34
• 2.1.1. A相整流级电路分析26-31
• 2.1.1.1. 单个H桥模块调制方式与工作模态27-30
• 2.1.1.2. 同一相中多模块的载波移相调制30-31
• 2.1.2. B、C相整流级电路分析31-32
• 2.1.3. 整流级参数设计32-34
• 2.2. DAB级电路分析34-43
• 2.2.1. DAB电路工作原理34-40
• 2.2.2. DAB电路软开关条件40-41
• 2.2.3. DAB电路主要参数设计41-43
• 第3章 . 三相级联型SST控制系统43-70
• 3.1. 三相整流级控制系统43-58
• 3.1.1. 三相整流级小信号模型43-51
• 3.1.2. 三相整流级控制策略51-52
• 3.1.3 三相整流级闭环PI控制器设计52-58
• 3.2. 中间DAB级控制系统58-64
• 3.2.1. DAB变换器小信号模型59-61
• 3.2.2. DAB级控制策略61-62
• 3.2.3. DAB级PI控制器设计62-64
• 3.3. SST系统控制电路硬件设计64-70
• 3.3.1. 反馈信号采样与调理电路设计65-66
• 3.3.2. 硬件保护电路设计66-67
• 3.3.3. 开关管驱动电路设计67-68
• 3.3.4. 三相SST系统软启动设计68-70
• 第4章 . 仿真与实验70-79
• 4.1. 仿真结果70-74
• 4.2. 实验结果74-79
• 第5章 . 总结与展望79-81
• 5.1. 总结79-80
• 5.2. 展望80-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士期间发表论文85-86
• 附录：6kW三相SST实验样机照片86

【参考文献】

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1 钱照明,张军明,吕征宇,彭方正,汪i裆，

本文编号：965508