隨著用戶對電能質(zhì)量要求的提高,傳統(tǒng)電力變壓器由于其體積質(zhì)量大、環(huán)境污染嚴(yán)重已經(jīng)無法滿足人們的需求。電力電子變壓器將電力電子變壓技術(shù)和高頻變壓技術(shù)相結(jié)合,可以連接儲能設(shè)備,提高供電可靠性,更適用于現(xiàn)代電網(wǎng)。新型模塊化多電平變換器結(jié)構(gòu)的電力電子變壓器具有高度的模塊化、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn),可為電網(wǎng)提供更加可靠的電能。模塊化多電平變換器結(jié)構(gòu)的電力電子變壓器由整流級、DC/DC雙有源橋中間級、四橋臂三相逆變級組成。本文分別研究了各級的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),分析其工作原理,提出了相應(yīng)的控制策略。針對整流級輸入電平數(shù)較低時(shí),得到的輸出波形質(zhì)量較差的問題,對電平逼近方法進(jìn)行了改進(jìn),提出了直流電壓外環(huán),正、負(fù)序電流內(nèi)環(huán)控制結(jié)合電容均壓的模塊化多電平變換器整流級控制策略。DC/DC雙有源橋中間級選擇了單移相(SPS)控制,針對實(shí)際生產(chǎn)中,每個(gè)中間變換器的參數(shù)不會完全一致的問題,在單移相控制的基礎(chǔ)上加入了功率反饋的平衡控制,有效提高了中間級的穩(wěn)定性。四橋臂三相逆變級可以帶動不平衡負(fù)載,其中,三相三橋臂采用電壓的正負(fù)序控制來實(shí)現(xiàn)控制目的,第四橋臂通過中性電流來跟蹤負(fù)載電流的負(fù)和來達(dá)到控制效果。在MATLAB仿真環(huán)境下,分別搭建模塊化多電平變換器結(jié)構(gòu)的電力電子變壓器各級仿真模型,并進(jìn)行仿真研究,各級均達(dá)到了預(yù)期的控制效果。依次將三級連接,搭建電力電子變壓器的整體仿真模型,仿真驗(yàn)證各級控制方法的可行性。
【學(xué)位單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM41
【部分圖文】：

１．２．１邋ＰＥＴ的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀逡逑（１）電力電子變壓器的發(fā)展歷程逡逑最初，美國ＧＥ公司工程師Ｗｉｌｌｉａｍ邋ＭｃＭｕｒｒａｙ首次提出ＡＣ／ＡＣ拓?fù)�，如圖１．１所示為ＰＥＴ逡逑最初的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)［６］，這種結(jié)構(gòu)的ＰＥＴ的控制原理較為簡單，原邊控制乃與丁：兩個(gè)開關(guān)的高頻交逡逑替導(dǎo)通關(guān)斷，輸入直流信號，將該信號轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號，再通過變壓器將所產(chǎn)生的高頻信號耦合逡逑到二次側(cè)，控制調(diào)節(jié)＾與�。迌蓚�(gè)開關(guān)，通過調(diào)制移相角的方法對高頻信號進(jìn)行還原，轉(zhuǎn)換為最逡逑初原邊輸入的信號。逡逑圖１．１高頻變換器結(jié)構(gòu)逡逑２０世紀(jì)８０年代，美國軍方人員提出ＡＣ／ＡＣ降壓ＰＥＴ，這種變壓器可將輸入的高電壓轉(zhuǎn)換為逡逑低等級的輸出電能，但是無法對諧波進(jìn)行隔離，缺點(diǎn)太明顯，沒有得到推廣。文獻(xiàn)［７］中Ｋｏｏｓｕｋｅ逡逑Ｈａｒａｄａ等學(xué)者在１９８８年通過對ＤＣ／ＡＣ結(jié)構(gòu)變壓器的研宄，提出了新的高頻概念。此后不久，美逡逑國電科院的項(xiàng)目研宄并搭建了一種ＡＣ／ＡＣ直接變換型試驗(yàn)樣機(jī)［８］。１９９９年，ＰＥＴ拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)歷史逡逑發(fā)展的一個(gè)里程碑

展至今分別兩種主流拓?fù)洌粒茫粒眯�、ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ型，其中直接變換型的研宄發(fā)展及在實(shí)際中的逡逑拓展使用遠(yuǎn)不及三級式ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ型ＰＥＴ，邋ＡＣ／ＡＣ直接變換型原邊副邊由高頻中間變壓器相連，逡逑中間未加入直流變換，如圖１．２所示為ＡＣ／ＡＣ型實(shí)現(xiàn)原理。而ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ的一次側(cè)和二次側(cè)的逡逑輸入輸出都為交流信號，中間加入了邋ＤＣ／ＤＣ高壓隔離級，這種新型結(jié)構(gòu)的ＰＥＴ是現(xiàn)如今的主要逡逑研宄結(jié)構(gòu)。逡逑交流Ｍ交流逡逑一次側(cè)邐二次側(cè)逡逑圖１．２高頻連接ＡＣ／ＡＣ型實(shí)現(xiàn)原理逡逑ＡＣ／ＡＣ直接變換型ＰＥＴ的結(jié)構(gòu)較為簡單，首先輸入信號為交流信號，這種交流輸入經(jīng)過變逡逑壓器原邊被轉(zhuǎn)換為頻率更高的交流信號，由變壓器副邊將該頻率較高的交流信號還原，最后得到逡逑交流輸出。變換過程中，原副邊一直保持同步。ＡＣ／ＡＣ直接變換型ＰＥＴ的應(yīng)用前景不容樂觀，逡逑其可控性與ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ型ＰＥＴ相比會比較差，控制方法還不夠成熟，需要深入研究［１８］。應(yīng)用的逡逑實(shí)例為ＡＢＢ公司在２００７年將ＡＣ／ＡＣ直接變換型ＰＥＴ應(yīng)用于鐵路牽引。逡逑圖１．３為ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ的實(shí)現(xiàn)原理圖，這種結(jié)構(gòu)中一次側(cè)與二次側(cè)均含有ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ環(huán)節(jié)，其逡逑適合于高壓場合，同時(shí)具有靈活的輸電方式。級聯(lián)結(jié)構(gòu)的ＰＥＴ又是ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主要逡逑研究形式。逡逑ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ結(jié)構(gòu)ＰＥＴ相比于直接ＡＣ／ＡＣ型ＰＥＴ控制原理較為復(fù)雜

位論文邐第二章模塊化多宅平變換器的數(shù)學(xué)模型建立及調(diào)多電平變換器（Ｍｏｄｕｌａｒ邋Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ邋Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ邋Ｂａｓｅｄ邋ｏｎ邋Ｄｏｕｂｌｅ邋Ｓｔａｒ邋Ｔｙｐｅ），簡壓的每個(gè)輸入端分別于模塊化多電平變換器的三個(gè)橋臂中點(diǎn)依次連接，連接為公共母線的正負(fù)兩端。輸入級模塊化多電平變換器的作用是進(jìn)行交電流的相互轉(zhuǎn)換，其交流輸入側(cè)與高電壓電網(wǎng)相連，其輸出側(cè)與中間隔離橋臂的橋臂電壓之和一般情況下是恒定不變的，通過調(diào)節(jié)控制上下橋臂中，來控制各相橋臂的高低電壓等級。逡逑ＭＭＣ的工作原理逡逑ＭＭＣ的橋臂ＳＭ采用的是半橋結(jié)構(gòu)，ＭＭＣ的每個(gè)ＳＭ的開關(guān)狀態(tài)都是可者發(fā)出有功、無功功率進(jìn)行控制，ＳＭ的內(nèi)部兩個(gè)ＩＧＢＴ的狀態(tài)，每個(gè)子口單元，圖２．２、圖２．３和圖２．４三圖分別給出了子模塊ＳＭ的三種工作狀的電流回路圖。逡逑

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