级联型电力电子变压器输入级控制策略研究
电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)又称为电子电力变压器、柔性变压器或固态变压器,是电力电子变换和电磁感应相结合的新型变压器。PET在实现常规变压器电压等级变换、电气隔离和能量传递基础上,还可实现潮流控制、电能质量改善等诸多功能。
输入级是三级式级联型电力电子变压器非常重要的一个环节,该环节实现了高压交流电整流为高压直流电的功能,本文以此环节为对象,主要从以下三个方面展开研究工作:1)以单相级联型电力电子变压器为研究对象,介绍了单相级联型PET的拓扑结构、工作原理、工作特性及具体的实际应用,重点对输入级混合脉宽调制策略及输入整流级直流侧均压问题进行了相关研究。首先,依据单相级联型电力电子变压器拓扑结构建立了数学模型,并对输入级和中间隔离级进行模型的简化,详细分析了中间隔离级的功率传输策略。
其次,通过对输入级小信号模型分析提出输入级电流与电压双闭环控制的网端电流跟随策略,该控制策略相较于传统的基于d-q变换的解耦控制策略更为简单,计算量更小,通过合理选取参数就可以达到理想效果。2)以变压器原边整流级为典型研究对象,针对级联型PET输入级多电平合成环节,采用改进型阶梯波电平控制策略,重点研究了这种级联型PET输入整流级混合脉宽调制策略,并针对载波移相脉宽调制和混合脉宽调制两种脉宽调制策略对交流侧合成电压谐波特性进行了数学推导,得出两者的区别,提出了脉宽调制策略的具体算法,并通过MATLAB/SIMULINK模型进行仿真验证。
3)分析混合脉宽调制第三种排序算法造成各子模块直流侧电压不均衡原因,提出了三种具有均压功能的调制策略,并具体分析了第三种级联型各子模块直流
侧电压均衡策略,即在每个变压器副边增设一个不控整流桥路。这种方法具有自动均压的能力,无需额外的控制策略,操作简单,非常实用,接着通过仿真来验证上述控制方案的可行性,仿真结果表明了均压理论分析和仿真分析的正确性。
级联型电力电子变压器输入级控制策略研究
