单级高频率SST拓扑及优化控制研究
发布时间：2021-01-09 15:41
固态变压器（Solid State Transformer,SST）作为一种新型的电能转换装置,在智能电网和分布式电源中具有重要的研究价值。受限于常规硅器件的耐压水平,迄今为止,学者们对SST的研究大多集中于模块级联拓扑结构、级联各模块间的均压均功率等问题,但是较多的模块数量增加了系统的体积与重量。随着宽禁带半导体器件碳化硅（SiC）技术的进步,SST的拓扑结构可以大大简化,电压和功率额定值有望推到更高的水平,从而使得SST朝着高转换效率、高功率密度的方向发展。本文通过对DAB变换器与交错并联Buck电路进行开关管复用,提出了一种新型的单级高频链SST拓扑结构,可用于交直流混合配电网之中。该SST采用开关管复用减小了功率开关器件的数量,降低成本的同时可以实现高功率密度和能量的双向传输。为了减小SST中开关器件（IGBT）的导通损耗,在扩展移相控制（EPS）的基础上,提出了一种整流平均电流优化混合调制策略。通过切换不同的控制模式,在不同的传输功率和电压增益下,选取多组桥内移相角进行分段调制,始终保持SST电感的平均电流值最小,减小了由电感平均电流值所带来的IGBT功率损耗,从而提高了SS...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 固态变压器的发展及研究现状
1.2.1 固态变压器应用器件的发展
1.2.2 固态变压器拓扑结构的发展
1.2.3 单级型固态变压器的研究现状
1.3 固态变压器中双有源桥变换器研究现状
1.4 本文研究意义及研究内容
1.4.1 研究意义
1.4.2 研究内容
第2章 单级高频率SST拓扑及其工作原理
2.1 单级高频率SST电路拓扑结构
2.2 单级高频率SST拓扑工作原理
2.2.1 SST调制策略分析
2.2.2 SST工作模式分析
2.2.3 SST工作过程分析
2.3 功率传输特性分析
2.4 功率器件电压电流应力分析
2.5 本章小结
第3章 整流平均电流效率优化调制策略
3.1 开关器件导通特性分析
3.2 单级SST电感电流情况分析
3.2.1 模式（I）A电感电流情况
3.2.2 模式（II）A电感电流情况
3.2.3 模式（III）A电感电流情况
3.3 整流平均电流数学模型推导
3.4 整流平均电流优化调制策略
3.5 本章小结
第4章 硬件设计与系统控制策略
4.1 硬件电路设计
4.1.1 变压器的设计
4.1.2 电感的设计
4.1.3 电容器的选择
4.1.4 开关器件IGBT的选择
4.2 系统控制策略
4.2.1 桥间移相角补偿措施
4.2.2 桥间移相角补偿闭环控制策略
4.3 本章小结
第5章 仿真与实验验证
5.1 仿真验证
5.2 实验验证
5.2.1 实验波形分析
5.2.2 效率对比分析
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮化镓（GaN）:5G时代提高射频前端和无线充电效率的新元素[J]. 半导体信息. 2019(05)
[2]基于MMC的配电网电力电子变压器接地设计及故障特性分析[J]. 周廷冬,徐永海,吕晓慧. 电网技术. 2017(12)
[3]逆导型IGBT的发展及其在智能电网中的应用[J]. 李晓平,刘江,赵哿,高明超,王耀华,金锐,温家良. 智能电网. 2017(01)
[4]级联型电力电子变压器电压与功率均衡控制方法[J]. 王杉杉,王玉斌,林意斐,于程皓,李厚芝. 电工技术学报. 2016(22)
[5]SiC功率器件应用现状及发展趋势[J]. 漆宇,李彦涌,胡家喜,范伟,唐威. 大功率变流技术. 2016(05)
[6]IGBT和IPM发展趋势及原理介绍[J]. 迟恒. 通讯世界. 2016(12)
[7]基于MMC结构的电力电子变压器拓扑结构及控制策略研究[J]. 孙广星,苟锐锋,孙伟. 高压电器. 2016(01)
[8]综合能源系统与能源互联网简述[J]. 余晓丹,徐宪东,陈硕翼,吴建中,贾宏杰. 电工技术学报. 2016(01)
[9]面向中高压智能配电网的电力电子变压器研究[J]. 李子欣,王平,楚遵方,朱海滨,李耀华. 电网技术. 2013(09)
[10]全桥双向DC/DC变换器移相控制策略的改进[J]. 刁卓,孙旭东. 电力电子技术. 2011(09)
本文编号：2966945
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 固态变压器的发展及研究现状
1.2.1 固态变压器应用器件的发展
1.2.2 固态变压器拓扑结构的发展
1.2.3 单级型固态变压器的研究现状
1.3 固态变压器中双有源桥变换器研究现状
1.4 本文研究意义及研究内容
1.4.1 研究意义
1.4.2 研究内容
第2章 单级高频率SST拓扑及其工作原理
2.1 单级高频率SST电路拓扑结构
2.2 单级高频率SST拓扑工作原理
2.2.1 SST调制策略分析
2.2.2 SST工作模式分析
2.2.3 SST工作过程分析
2.3 功率传输特性分析
2.4 功率器件电压电流应力分析
2.5 本章小结
第3章 整流平均电流效率优化调制策略
3.1 开关器件导通特性分析
3.2 单级SST电感电流情况分析
3.2.1 模式（I）A电感电流情况
3.2.2 模式（II）A电感电流情况
3.2.3 模式（III）A电感电流情况
3.3 整流平均电流数学模型推导
3.4 整流平均电流优化调制策略
3.5 本章小结
第4章 硬件设计与系统控制策略
4.1 硬件电路设计
4.1.1 变压器的设计
4.1.2 电感的设计
4.1.3 电容器的选择
4.1.4 开关器件IGBT的选择
4.2 系统控制策略
4.2.1 桥间移相角补偿措施
4.2.2 桥间移相角补偿闭环控制策略
4.3 本章小结
第5章 仿真与实验验证
5.1 仿真验证
5.2 实验验证
5.2.1 实验波形分析
5.2.2 效率对比分析
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮化镓（GaN）:5G时代提高射频前端和无线充电效率的新元素[J]. 半导体信息. 2019(05)
[2]基于MMC的配电网电力电子变压器接地设计及故障特性分析[J]. 周廷冬,徐永海,吕晓慧. 电网技术. 2017(12)
[3]逆导型IGBT的发展及其在智能电网中的应用[J]. 李晓平,刘江,赵哿,高明超,王耀华,金锐,温家良. 智能电网. 2017(01)
[4]级联型电力电子变压器电压与功率均衡控制方法[J]. 王杉杉,王玉斌,林意斐,于程皓,李厚芝. 电工技术学报. 2016(22)
[5]SiC功率器件应用现状及发展趋势[J]. 漆宇,李彦涌,胡家喜,范伟,唐威. 大功率变流技术. 2016(05)
[6]IGBT和IPM发展趋势及原理介绍[J]. 迟恒. 通讯世界. 2016(12)
[7]基于MMC结构的电力电子变压器拓扑结构及控制策略研究[J]. 孙广星,苟锐锋,孙伟. 高压电器. 2016(01)
[8]综合能源系统与能源互联网简述[J]. 余晓丹,徐宪东,陈硕翼,吴建中,贾宏杰. 电工技术学报. 2016(01)
[9]面向中高压智能配电网的电力电子变压器研究[J]. 李子欣,王平,楚遵方,朱海滨,李耀华. 电网技术. 2013(09)
[10]全桥双向DC/DC变换器移相控制策略的改进[J]. 刁卓,孙旭东. 电力电子技术. 2011(09)
本文编号：2966945
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/2966945.html
