基于DSP控制器的电力电子变压器控制技术的研究

摘要

电力电子变压器(Power Electronic Transformer，PET)作为能源互联网的核心装备，具有电网互联、控制自由度高、高频电气隔离以及功率因数可以调节等优点，被广泛应用在新能源发电、轨道牵引等场合。
　　本文以两级级联型电力电子变压器作为研究对象，首先对于两级级联型电力电子变压器的拓扑结构和工作原理进行了说明，并对于H桥、两级级联H桥、中间隔离级及其后级逆变级的结构和数学模型进行了详细的分析。然后针对H桥的并网问题提出了一种新的并网方法，并分别对电力电子变压器的前级、中间隔离级以及后级逆变级提出了控制策略，在MATLAB/Simulink上进行了仿真，仿真结果表明本文提出的新型单相并网方法具有较好的优越性以及本文对于电力电子电压器前、中、后三级部分所提出的控制策略的有效性。
　　在仿真验证的基础上，搭建了实验平台，主要包括H桥驱动电路板的研制以及其辅助电路的硬件设计。并对实验平台的软件部分，DSP的软件设计进行了详细的说明。
　　为了验证本文所提出方法的有效性，分别对H桥、H桥两级级联型电力电子变压器的前级两级级联H桥，中间级双有源桥以及后级三相半桥逆变器在实物上进行了仿真，仿真结果表明本文搭建的硬件电路以及所提出的控制策略的有效性。
　　本文的MATLAB/Simulink仿真和硬件实验结果验证了理论的可行性，为进一步实现电力电子变压器高压、大功率的控制打下了基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 电力电子变压器国内外研究现状

1．2．1 电力电子变压器的发展现状

1．2．2 电力电子变压器在能源互联网中应用

1．3 本文的主要工作

第二章 原理与结构

2．1 基本拓扑结构及工作原理

2．2 输入级——两级级联H桥PWM整流器

2．2．1 H桥变流器的结构与原理

2．2．2 H桥两级级联PWM变流器的结构及原理

2．2．3 载波移相调制

2．3 中间级——DAB变换器的结构和原理

2．4 后级——三相半桥逆变器的结构和原理

2．5 本章小结

第三章 控制策略与仿真

3．1 控制策略

3．1．1 H桥变流器新型矢量控制方法

3．1．2 前级高压整流级控制策略

3．1．3 中间级控制策略

3．1．4 后级控制策略

3．2 仿真与分析

3．2．1 H桥并网变流器的仿真

3．2．2 两级级联电力电子变压器的仿真

3．3 本章小结

第四章 两级级联型电力电子变压器实验平台设计

4．1 两级级联型电力电子变压器实验系统硬件设计

4．1．1 H桥驱动电路板的研制

4．1．2 系统辅助电路的硬件设计

4．2 DSP软件设计

4．2．1 DSP程序设计

4．3 本章小结

第五章 实物实验及分析

5．1 H桥并网变流器实验

5．1．1 稳态实验

5．1．2 暂态实验

5．2 H桥两级级联并网实验

5．3 中间隔离级DAB实验

5．4 后级三相半桥逆变器的实验

5．5 本章小结

结论与展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表论文情况