论文部分内容阅读
随着电力系统智能化的发展,传统变压器工作性能开始难以满足智能电网工作需求。电力电子技术快速发展推动了电力电子变压器(power electronic transformer,PET)的发展,目前电力电子变压器已经开始广泛应用在各种智能电网中,相比传统变压器,其工作性能更加优越。电力电子变压器不仅可以实现电能传递和电压变换作用,同时还具备隔离、自我保护、电网互联等功能,可以实现对输出的连续调节,可以解决智能电网中很多新问题。其中级联多电平电力电子变换器是目前应用在电力电子变压器中最主要的变换器,工作性能方面有很多优势,具有功率密度高,耐压等级高,模块化程度高等特点。本文采用的是中点钳位型(Neutral Point Clamped,NPC)级联结构,为提高NPC电力电子变压器工作性能,对由输入、隔离和输出三级构成的NPC电力电子变压器控制策略进行深入分析。本文首先介绍电力电子变压器发展历程和研究现状,介绍当前电力电子变压器主要发展方向。具体分析了电力电子变压器数学模型,分析相应模块的控制策略和特性。设计了一种NPC级联情况下的整流控制系统,其次通过建立级联整流器结构数学模型,给出级联模块之间相移角度间的数学表达,确定级联模块合适的相移角度。对输入级中载波反相层叠(Phase Opposition Disposition,POD)SPWM调制策略和载波移相(Carrier Phase-shifted,CPS)SPWM调制策略两种调制方式进行详细分析,提出两者相结合的输入调制策略,在减少系统谐波同时,提高了系统开关频率,降低系统工作开关损耗。然后详细介绍隔离级DC/DC变换器与输出级三相四桥臂逆变器的工作原理,分析隔离级中双有源桥结构DC/DC变换器工作特点和功率传输特性,提出一种基于功率反馈的隔离级电压均衡控制策略。对输出级三相逆变器结构进行详细分析,提出一种结合三桥臂正负序控制与第四桥臂单独控制的控制策略。最后本文在MATLAB/Simulink中搭建NPC电力电子变压器仿真模型,对各个模块控制策略进行验证,结果表明所提出的控制策略达到控制目标。