能源危機(jī)和環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展所面臨的兩大難題。為此,世界各國(guó)加大對(duì)新能源的研究利用,太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等一系列新能源得到廣泛利用。為提高新能源的利用效率,微電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。其中,交直流混合微電網(wǎng)因具有直流微電網(wǎng)和交流微電網(wǎng)二者的共同優(yōu)點(diǎn),成為目前微電網(wǎng)發(fā)展的新趨勢(shì)。在交直流混合微電網(wǎng)研究中,連接直流微電網(wǎng)和交流微電網(wǎng)的變流器成為研究熱點(diǎn)。目前對(duì)于交直流混合微電網(wǎng)變流器的研究主要集中在變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、變流器控制、PWM調(diào)制等方面。本文基于對(duì)交直流混合微電網(wǎng)高頻隔離互聯(lián)變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及變流器操作原理的分析,研究了變流器變流過(guò)程中開(kāi)關(guān)損耗問(wèn)題。半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)損耗的存在不利于變流器頻率的提高,降低了變流器運(yùn)行效率。為此,本文提出一種變流器控制策略,在隔離式交直流混合微電網(wǎng)變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,利用直流側(cè)電壓源變流器中的緩沖電容以及一個(gè)相應(yīng)的換流算法,能夠?qū)崿F(xiàn)周波變換器和電壓源變流器中半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的軟換流,有效降低兩個(gè)變流器的開(kāi)關(guān)損耗。在這個(gè)變流器控制策略中,交流側(cè)低負(fù)荷條件下電壓源變流器的變流會(huì)非常漫長(zhǎng),這是因?yàn)榈碗娏鲿r(shí)緩沖電容的再充電過(guò)程變得非常緩慢。在電壓源變流器的變流期間利用周波變換器使變壓器交流側(cè)短路,能夠啟動(dòng)一個(gè)諧振換流。在這個(gè)諧振過(guò)程中電壓源變流器中的電流增加,緩沖電容再充電速度加快,有效解決了低負(fù)荷條件下電壓源變流器的變流問(wèn)題。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)交直流混合微電網(wǎng)高頻隔離互聯(lián)變流器系統(tǒng),搭建變流器控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并在Matlab/Simulink仿真平臺(tái)進(jìn)行PWM調(diào)制仿真與變流器逆變仿真研究,完成直流側(cè)方波電壓仿真,設(shè)計(jì)了三相逆變仿真電路,完成三相逆變PWM波形調(diào)制,得到相應(yīng)PWM波形以及三相逆變電壓波形圖,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)方案的正確性。本文基于對(duì)變流器變流操作原理的分析,研究了變流器存在的磁芯飽和問(wèn)題。由于實(shí)際電路中存在許多非理想因素,例如,交流側(cè)IGBT控制信號(hào)的不對(duì)稱,IGBT開(kāi)通時(shí)電壓降的不同,IGBT本身開(kāi)關(guān)特性的不同等,變流器直流側(cè)存在一個(gè)非零直流電壓量,導(dǎo)致變流器磁芯飽和�；谏鲜隼碚摲治�,提出一種抑制磁芯飽和的控制策略。建立勵(lì)磁電流模型,設(shè)計(jì)了一個(gè)PI調(diào)節(jié)器對(duì)變流器中勵(lì)磁電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。最后,基于PSIM平臺(tái)建立仿真電路模型,仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文所提出的磁芯飽和抑制策略的可行性。
【學(xué)位單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM46
【部分圖文】：

提高變流器系統(tǒng)運(yùn)行效率，充分體現(xiàn)高頻變流器的優(yōu)勢(shì)，本章中提出了一種交直流混合微電網(wǎng)變流器控制策略。在這個(gè)變流器控制策略中，利用隔離式交直流混合微電網(wǎng)變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直流側(cè)電壓源變流器中的緩沖電容以及一個(gè)相應(yīng)的換流算法，不僅可以實(shí)現(xiàn)直流側(cè)電壓源變流器的軟換流，而且可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)交流側(cè)周波變換器的軟換流。因此，這個(gè)變流器控制策略可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)降低電壓源變流器半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)損耗以及周波變換器半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)損耗的目的。

整個(gè)諧振換流過(guò)程共分為六個(gè)階段。基于理論分析，諧振換流電路中的電壓電流波形如圖3-5 所示。由圖中可以看出，在諧振換流的最初階段 1 中，功率流從直流側(cè)到交流側(cè)，這個(gè)階段同傳統(tǒng)的電壓源變流器變流情況一樣。在諧振換流的階段 2 中，過(guò)程開(kāi)始時(shí)，如圖所示，周波變換器中的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，此時(shí)交流側(cè)變壓器短路。來(lái)自電壓源變流器的電壓經(jīng)過(guò)變壓器一次側(cè)漏感，由于變壓器一次側(cè)短路，變壓器電流開(kāi)始快速增加，直到這個(gè)電流值增加到某個(gè)設(shè)定值，這個(gè)預(yù)先設(shè)定的電流值被稱為增強(qiáng)電流 ienh。然后電壓源變流器中兩個(gè)已導(dǎo)通的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)關(guān)閉，此時(shí)變流器諧振換流發(fā)生，如圖階段 3所示。諧振換流的階段 4 中，當(dāng)變壓器電壓完全反轉(zhuǎn)后，電壓源變流器中最初阻止電流流過(guò)的二極管導(dǎo)通，直流側(cè)變壓器的電流被強(qiáng)制快速降低到與交流側(cè)相對(duì)應(yīng)的值。在變流器諧振換流中的階段 5，并聯(lián)于已導(dǎo)通二極管的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)在零電流和零電壓情況下開(kāi)通，此時(shí)階段 2 中導(dǎo)通的周波變換器半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電流逐漸降為零，最終在諧振換流的階段 6 中

圖 3-6 變流器控制系統(tǒng)模型Fig. 3-6 converter control system model圖 3-7 變流器控制系統(tǒng)輔助電源模型Fig. 3-7 The auxiliary power model of the flow control system

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2807548