基于模塊化多電平矩陣變換器的電力電子變壓器研究.pdf

1、變壓器廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如電網(wǎng)中的配電變壓器、電力機(jī)車中的牽引變壓器等，且某些領(lǐng)域所用變壓器的數(shù)量之多，足夠使變壓器的性能直接影響整個(gè)系統(tǒng)的適用性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。但隨著智能電網(wǎng)的提出、分布式新能源的發(fā)展及鐵路高速列車的提速，傳統(tǒng)變壓器已滿足不了電力領(lǐng)域日益發(fā)展的需求。在這一背景下，通過電力電子變換技術(shù)實(shí)現(xiàn)能量傳遞和電壓變換的新型變壓器一電力電子變壓器(Power Electronic Transformer，PET)得到越來越多的關(guān)

2、注。PET除了可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)變壓器的基本功能之外，還可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)互聯(lián)、分布式能源并網(wǎng)、無功補(bǔ)償?shù)裙δ?，所以其?yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，如分布式能源并網(wǎng)、機(jī)車牽引及電網(wǎng)互聯(lián)等。
　　本文通過對(duì)國內(nèi)外關(guān)于PET現(xiàn)有拓?fù)浼把芯楷F(xiàn)狀進(jìn)行分析，可知現(xiàn)有的PET拓?fù)浯蠖嗖荒軡M足高壓、大容量的場(chǎng)合，而且含有多個(gè)中高頻變壓器，不僅效率低、造價(jià)高，而且沒有解決傳統(tǒng)變壓器體積、重量大的問題。實(shí)現(xiàn)變壓器的小型輕量化仍然是設(shè)計(jì)新型PET的首要目標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，而

3、且隨著智能電網(wǎng)與新能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，本文對(duì)基于模塊化多電平矩陣變換器(Modular Multilevel Matrix Converters，M3C)的PET新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)核心M3C的易擴(kuò)展性及控制的靈活性使該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特別適用于中/高電壓、大功率場(chǎng)合，如配電網(wǎng)、高速列車機(jī)組等。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)只需要一個(gè)中頻變壓器，在體積和重量上較已存在的拓?fù)渚哂忻黠@優(yōu)勢(shì)。而且，M3C子模塊采用全橋結(jié)構(gòu)，可以輸出直流也可以輸出交流，可以輸

4、出工頻，也可以輸出中頻用于電力電子變壓器。該P(yáng)ET拓?fù)淇蓪?shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，可應(yīng)用于新能源并網(wǎng)、電網(wǎng)互聯(lián)等領(lǐng)域。
　　本文重點(diǎn)介紹了基于M3C的PET各種拓?fù)涞幕窘Y(jié)構(gòu)及其原理，通過建立拓?fù)涞臄?shù)學(xué)小信號(hào)模型，提出一套兼顧M3C電容電壓平衡控制的PET控制策略，M3C控制采用以橋臂電流直接控制為基礎(chǔ)的電容電壓層次化控制策略，副邊全橋采用輸出電壓移相單閉環(huán)和移相雙閉環(huán)控制策略，并簡(jiǎn)單介紹了基于其它型M3C的PET拓?fù)涞目刂撇呗?，輸入?/p>