電力電子變壓器建模方法及控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定、安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求越來越高。傳統(tǒng)變壓器的體積較大，空載損耗較高，功能單一，且投入電網(wǎng)時(shí)會(huì)造成較大的勵(lì)磁涌流。電力電子變壓器作為智能電網(wǎng)的重要支撐裝備，具有較好的發(fā)展前景。它由電力電子變換拓?fù)浜蛯?shí)現(xiàn)磁耦合的高頻變壓器本體所組成，實(shí)現(xiàn)智能電力系統(tǒng)中的電壓變換和能量傳遞，其突出特點(diǎn)在于：可實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器原、副邊電壓幅值與相位的靈活控制，滿足未來電力系統(tǒng)的發(fā)展新要求，獲得更高的系統(tǒng)穩(wěn)定性，并可整合各種交

2、直流分布式發(fā)電，以及實(shí)現(xiàn)電力市場(chǎng)下對(duì)功率潮流的實(shí)時(shí)控制。
　　 本文首先分析了電力電子變壓器的基本原理以及幾種典型的物理拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)方案，建立了電力電子變壓器的等效數(shù)學(xué)模型。針對(duì)不同負(fù)載情況，通過仿真研究了電力電子變壓器的動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性，結(jié)果表明：(1)在感性負(fù)載下，基于雙閉環(huán)控制三相PWM整流電路的電力電子變壓器，可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)，具有網(wǎng)側(cè)電流正弦化和靈活可控等優(yōu)點(diǎn)；(2)在容性負(fù)載下，采用原邊PWM整流電路雙閉環(huán)控制的電力電子變

3、壓器，其電網(wǎng)側(cè)的電壓與電流基本同相位，功率因數(shù)近似為1。
　　 多臺(tái)電力電子變壓器并聯(lián)運(yùn)行，可提供更高的供電可靠性和更靈活的供電方式，并減小備用容量。進(jìn)一步分析了電力電子變壓器并聯(lián)運(yùn)行的基本原理，包括電力電子變壓器和常規(guī)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行以及電力電子變壓器之間的并聯(lián)運(yùn)行，并探討了主機(jī)控制和從機(jī)控制等不同的控制策略。采用主機(jī)控制時(shí)，可維持直流電壓穩(wěn)定并對(duì)輸入的電流波形進(jìn)行控制，使得主機(jī)對(duì)一次系統(tǒng)而言等價(jià)于一個(gè)線性負(fù)載；采用從機(jī)控制時(shí)

4、，使得從機(jī)對(duì)一次系統(tǒng)而言等價(jià)于一個(gè)線性負(fù)載，對(duì)二次側(cè)角度而言等價(jià)于可控電流源。
　　 就電力電子變壓器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，包括提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、抑制負(fù)荷端電壓崩潰、控制配電網(wǎng)潮流、抑制故障電流以及改善電能質(zhì)量等，本文開展了仿真研究。仿真結(jié)果表明，當(dāng)配電網(wǎng)電壓出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，電力電子變壓器可控制負(fù)載的功率因數(shù)近似為1；針對(duì)輸電系統(tǒng)，采用電力電子變壓器常規(guī)變壓器，可提高系統(tǒng)對(duì)大小擾動(dòng)的阻尼，快速消除系統(tǒng)故障造成的影響，并有效維持系統(tǒng)的穩(wěn)定