基于SiC MOSFETs的三相固態(tài)變壓器的研究.pdf

1、在能源互聯(lián)網(wǎng)的大背景下，固態(tài)變壓器作為智能電網(wǎng)應(yīng)用中的關(guān)鍵設(shè)備，在未來電力系統(tǒng)中占有重要地位，可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)復(fù)雜的要求:對環(huán)境友好，改變/控制用戶電壓等級，保持單位功率因數(shù)運行，監(jiān)測能量使用情況并記錄信息，提供直流母線等。因為三相模塊級聯(lián)型固態(tài)變壓器拓?fù)浜涂刂茝?fù)雜，需解決模塊之間均壓均功率等問題，本文采用簡單的基于碳化硅器件的三相固態(tài)變壓器拓?fù)洌渫負(fù)渑c控制相對簡單，使傳統(tǒng)拓?fù)渲匦聼òl(fā)生機(jī)，因而具有很強(qiáng)的現(xiàn)實意義。
　　本文介紹

2、了固態(tài)變壓器相較于傳統(tǒng)變壓器的優(yōu)點，從單相、三相以及基于碳化硅器件的固態(tài)變壓器三個方面概述了固態(tài)變壓器的研究現(xiàn)狀以及工作原理，介紹了隨著碳化硅電力電子器件的發(fā)展，基于碳化硅器件的固態(tài)變壓器的優(yōu)勢。
　　本文對所研究SiC-SST系統(tǒng)的三級結(jié)構(gòu)進(jìn)行了拓?fù)浞治?，對其前端整流級及DAB級的電路分析并相應(yīng)建模。分析了前端整流級電路，建立了前端整流級abc坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型與dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，給出了兩種模型的轉(zhuǎn)換矩陣;分區(qū)間介紹了DA

3、B級的工作過程，給出了等效漏感電流在各個區(qū)間內(nèi)的表達(dá)式，分析了能量傳輸過程。
　　本文研究了SiC-SST各級的控制策略，前端整流級采用電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)雙閉環(huán)控制，其中電流內(nèi)環(huán)采用了具有快速電流響應(yīng)的直接電流控制策略;中間DAB級采用了單移相控制，推導(dǎo)了其一階小信號模型以及傳遞函數(shù)表達(dá)式，完成了DAB級電壓閉環(huán)設(shè)計;分析了在電網(wǎng)電壓不平衡下SiC-SST系統(tǒng)的控制策略，使用PSIM仿真軟件分別對電網(wǎng)電壓平衡/不平衡時SiC-SS

4、T系統(tǒng)的兩種控制策略進(jìn)行了仿真驗證。
　　SiC MOSFET與傳統(tǒng)的硅基MOSFET在驅(qū)動特性上差異很大，同時如果沒有有效的保護(hù)或者保護(hù)過慢將會影響碳化硅器件使用壽命甚至嚴(yán)重?fù)p壞器件。本文分析了碳化硅MOSFET的特性與電路模型，介紹了目前學(xué)者對于SiC MOSFET驅(qū)動及過流保護(hù)電路的研究情況，在已有硅基器件驅(qū)動與保護(hù)的基礎(chǔ)上，提出一種新型高壓SiC MOSFET驅(qū)動及其過流保護(hù)電路，滿足了SiC MOSFET對驅(qū)動電壓的特殊