论文部分内容阅读
电力电子变压器作为一种多功能的新型电力变压器,相较于传统的工频变压器体积更小,重量更轻,且具有电能质量调节能力;目前已开始应用在机车牵引和新能源发电和并网控制中;因此如何稳定控制电力电子变压器这一课题具有很高研究价值。本文以二极管钳位型级联单相电力电子变压器为对象;重点对其输入级和隔离级控制策略展开研究,主要研究了以下内容:首先通过开关状态推导输入级采用的单相二极管钳位型整流器的数学模型,并推广到了级联系统中。针对输入级在非理想电网电压下的传统电流控制中锁相环出现的延时误差,造成跟踪电流不能准确跟踪电压变化,提出了一种改进瞬态电流控制——无锁相环瞬态电流控制,通过仿真结果表明,无锁相环瞬态电流控制能够在网侧电压理想和非理想条件下对网侧电压进行准确跟踪。其次分析了输入级采用的单相空间矢量调制(Space Vector Pluse Width Modulation,SVPWM)的原理和实现过程。研究了模块内部支撑电容电压不平衡的原因以及不同开关状态对支撑电容电压的大小影响,采用一种基于冗余矢量的SVPWM均压算法策略,并通过仿真证明了基于冗余矢量SVPWM均压算法的正确性和有效性。接着分析了模块直流侧电压不平衡的原因,以及交流侧端口电平对相应模块直流侧电压大小的影响;根据对端口电平的选择,提出一种快速SVPWM均压算法,和一种开关频率优化SVPWM均压算法;分别进行了负载不平衡工况下的两个模块级二极管钳位型整流器启动对比仿真,仿真结果表明快速SVPWM均压算法均压能力强,速度快,频率优化的SVPWM均压算法开关频率低,均压能力良好。随后对隔离级采用的二极管钳位型DC-DC变换器的单移相调制与PWM加移相调制策略进行了分析,并研究了在单移相调制下的功率输出特性;推导了隔离级直接功率控制的模型。针对多模块输出并联的二极管钳位DC-DC变换器存在的的功率分配问题,在正常工况下,为解决各个模块功率分配均衡,将直接功率均衡控制策略应用到该拓扑结构中;在传输功率过大的工况下,为解决个别模块可能会出现的过载情况,提出一种功率协同控制策略。并分别进行了仿真实验,仿真结果表明了不同工况下的功率分配控制的可行性和有效性。最后搭建了一个电压等级为6kV/380V的两模级联的二极管钳位型PET系统仿真模型,研究了整体PET的特性,输出端口负载变化,系统的各端口特性,以及功率传输的效率特点。