【摘要】：電能是一個國家國民經(jīng)濟的基本動力,太陽能、風(fēng)能等蘊藏量極其豐富的新能源的開發(fā)利用,能保證廉價可靠的電能供應(yīng),幫助能源體系實現(xiàn)向低碳、高效、環(huán)保的轉(zhuǎn)變。固態(tài)變壓器(Solid State Transformer,簡稱SST)作為一種新型的電能變換設(shè)備,與傳統(tǒng)的電力變壓器相比,它融合了電力電子技術(shù),采用高頻隔離的中間環(huán)節(jié),實現(xiàn)了原邊副邊的靈活控制。將SST應(yīng)用于電力系統(tǒng)將提高系統(tǒng)的可控性,改善電能質(zhì)量,且便于新能源發(fā)電并網(wǎng),將推動未來智能電網(wǎng)的建設(shè)。本文主要針對SST的控制策略,以一種三級式SST作為研究對象,分別對三級式SST拓撲中的輸入級、隔離級和輸出級的數(shù)學(xué)模型和控制策略進行研究,并分析了該SST在新能源發(fā)電并網(wǎng)中的應(yīng)用。本文的主要工作內(nèi)容如下:1.介紹了一種含有中間直流環(huán)節(jié)的三級式SST拓撲,并對SST的核心環(huán)節(jié)三相電壓源換流器進行了建模,建立了其在三相靜止坐標(biāo)系及兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。本文對電壓源換流器采用空間電壓矢量脈沖寬度調(diào)制方法,對調(diào)制原理和實現(xiàn)過程進行了介紹。為實現(xiàn)將太陽能光伏發(fā)電輸出低壓直流并網(wǎng)至高壓交流電網(wǎng)的目標(biāo),本文提出了一種輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的模塊級聯(lián)型逆變器拓撲結(jié)構(gòu)并建立其數(shù)學(xué)模型。2.針對三級式SST各級的控制目標(biāo)提出了相應(yīng)的控制策略。輸入級采用電壓電流雙閉環(huán)前饋解耦控制和模型預(yù)測控制;中間隔離級采用單移相控制;輸出級采用電壓電流雙閉環(huán)控制和下垂控制;模塊級聯(lián)型逆變器采用載波移相控制。在Matlab/Simulink環(huán)境下,對所采用的控制策略進行仿真分析,仿真結(jié)果表明了所建數(shù)學(xué)模型及所用控制策略的正確性和有效性。3.基于SST的優(yōu)良特性,對其在太陽能光伏和風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)中的應(yīng)用進行了研究,分析了 SST在新能源領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢和應(yīng)用價值。
[Abstract]:Electric energy is the basic power of a country's national economy. The development and utilization of new energy, such as solar energy, wind energy and so on, can guarantee the supply of cheap and reliable electric energy and help the energy system to realize the transition to low carbon, high efficiency and environmental protection. Solid-state transformer (Solid State Transformer,) is a new type of power conversion equipment. Compared with the traditional power transformer, it combines power electronics technology, adopts the intermediate link of high-frequency isolation, and realizes the flexible control of the primary side and secondary edge. The application of SST in power system will improve the controllability of the system, improve the power quality, facilitate the grid connection of new energy generation, and promote the construction of smart grid in the future. In this paper, aiming at the control strategy of SST, the mathematical model and control strategy of input stage, isolation stage and output stage in three-level SST topology are studied, taking a three-level SST as the research object. The application of the SST in the grid connection of new energy generation is analyzed. The main work of this paper is as follows: 1. A three-stage SST topology with intermediate DC link is introduced. The three-phase voltage source converter in the core link of SST is modeled and its mathematical model is established under the three-phase static coordinate system and two-phase synchronous rotating coordinate system. This paper introduces the principle and realization of voltage source converter using space voltage vector pulse width modulation method. In order to realize the goal of connecting low-voltage DC output of solar photovoltaic power to HVAC power grid, this paper presents a modular cascaded inverter topology with input series-output parallel connection and establishes its mathematical model. The corresponding control strategy is put forward for the control target of three-level SST. The input stage adopts voltage and current double closed loop feedforward decoupling control and model predictive control; the middle isolation stage adopts single phase shift control; the output stage adopts voltage and current double closed loop control and droop control; and the module cascade inverter adopts carrier phase shift control. The simulation results show that the mathematical model and the control strategy are correct and effective in Matlab/Simulink environment. Based on the excellent characteristics of SST, the application of SST in grid-connected solar photovoltaic and wind power generation is studied, and the advantages and application value of SST in the field of new energy are analyzed.
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM41

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本文編號：2315453