基于模塊化多電平矩陣變換器的電力電子變壓器綜合控制策略研究.pdf

1、電力變壓器作為電力系統(tǒng)中最為重要的設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于各個(gè)電力領(lǐng)域，然而傳統(tǒng)電力變壓器體積大，重量重等缺陷一直存在。當(dāng)今，隨著風(fēng)能，太陽(yáng)能等各類分布式能源的接入，電力電子器件的廣泛使用，電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量大大的降低，而用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求卻越來(lái)越高，傳統(tǒng)電力變壓器已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代電力系統(tǒng)的要求了。
　　電力電子變壓器(Power Electronic Transformer,PET)作為一種新型的變壓器，結(jié)合了電力電子變換器和變壓

2、器的特點(diǎn)，可以靈活控制變壓器一次側(cè)和二次側(cè)，擁有很多傳統(tǒng)變壓器所不具有的特性，具有解決現(xiàn)代電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的新問(wèn)題的潛力。受限于現(xiàn)有開(kāi)關(guān)器件的電壓和功率，現(xiàn)有的PET研究大多數(shù)都集中在中小功率的領(lǐng)域，隨著中/高壓大功率多電力電子變換器的研究，使得PET在高壓大功率場(chǎng)合的應(yīng)用開(kāi)始得到各國(guó)學(xué)者的關(guān)注研究?，F(xiàn)有的中/高壓大功率PET結(jié)構(gòu)多為前級(jí)串聯(lián)，后級(jí)并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，這一類結(jié)構(gòu)的PET需要串聯(lián)多個(gè)中高頻的變壓器，和使用大量的電力電子器件，雖然實(shí)現(xiàn)

3、了PET在中高壓大容量領(lǐng)域的應(yīng)用，但是其在體積和重量上相對(duì)于傳統(tǒng)變壓器的改進(jìn)有限。
　　新型級(jí)聯(lián)H橋型模塊化多電平矩陣變換器(modular multilevel matrix converters，M3C/MMMC)通過(guò)級(jí)聯(lián)式結(jié)構(gòu)，將低耐壓功率器件應(yīng)用于中/高壓應(yīng)用場(chǎng)合，表現(xiàn)出輸入輸出電壓具有較低的諧波含量和dU/dt、不需要大量箝位二極管和飛跨電容、易于模塊化、可靠性高等顯著優(yōu)點(diǎn)。本文研究的基于M3C的PET結(jié)構(gòu)把M3C作為P

4、ET的高壓輸入側(cè)，可以很好的結(jié)合M3C模塊化的優(yōu)點(diǎn)，M3C可以實(shí)現(xiàn)直接AC/AC變換，不需要中間直流環(huán)節(jié)，同時(shí)該拓?fù)渲恍枰粋€(gè)中頻變壓器，從而不用串聯(lián)大量的變壓器，這大大節(jié)省了PET的成本，同時(shí)在體積和重量上也有較大的優(yōu)勢(shì)。
　　本文以基于M3C的PET為基本研究對(duì)象，詳細(xì)分析了其基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和原理，并就其衍生的相關(guān)拓?fù)渥隽私榻B;建立了PET前后級(jí)電路的數(shù)學(xué)模型;設(shè)計(jì)了PET的綜合控制策略:前級(jí)M3C電路采用層次化電容電壓外環(huán)控制