级联型电力电子变压器均压均流控制策略研究

摘要

电力变压器是输、配电系统中最重要的设备之一，直接影响着供电的可靠性和电能质量。传统变压器存在诸如可控性差、没有直流接口和储能能力等缺点，难以满足现代电力系统的需求。因此，本文研究了一种三级式ISOP（输入串联、输出并联）型电力电子变压器，通过采用一种改进的控制策略，克服了传统控制方案的一些缺点，达到了调节功率因数，改善电能质量，实现系统电压平衡和功率平衡的目的。
　　分析了级联H桥整流器的基本原理，采用状态空间平均法在d-q坐标系下建立其交流小信号模型。对基于单相d-q矢量共同占空比控制策略进行闭环参数设计，并通过仿真实现了该控制方案。
　　针对系统输入级传统控制策略存在的控制复杂、动态响应较慢的问题，设计了一种基于准比例谐振控制器的共同占空比控制策略，并为了改善系统输入电流畸变的问题，在电压闭环控制中引入了一个100Hz的陷波器。仿真结果表明，所设计的控制方案可以有效的改善系统输入级控制性能。同时针对两模块间电压不平衡的问题，设计了一种带均压环的三环控制策略。
　　在传统移相控制方式下，详细分析了双有源桥（Dual Active Bridge，简称DAB）DC-DC变换器的工作过程，建立了DAB的交流小信号模型。针对DAB并联结构功率均衡问题，设计了一种功率均衡控制策略，通过在隔离级进行均压控制，整流级调节功率平衡，避免了对DAB结构中的高频电流分量的采样，实现了无电流传感器功率均衡控制，并通过仿真验证了该控制策略。仿真结果表明，在该控制策略下，系统实现了电压平衡与功率平衡，DAB输出电压中的二次谐波含量得到改善。
　　搭建了ISOP型电力电子变压器的实验平台，完成了系统的软、硬件设计工作。对所设计的系统控制策略：输入级采用带100Hz陷波器的准PR控制器共同占空比控制策略，隔离级采用改进的无电流传感器间接功率平衡控制，进行了初步的实验验证。

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第1章 绪 论

1.1 课题的背景和意义

1.2 电力电子变压器国内外研究现状

1.3 级联型PET结构的研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 ISOP型PET结构输入级研究

2.1 引言

2.2 级联H桥整流器基本原理分析

2.3 级联H桥整流器建模与控制

2.4 仿真分析

2.5 本章小结

第3章基于改进型控制策略的级联H桥研究

3.1 引言

3.2 基于准比例谐振控制器的级联H桥控制策略

3.3 改进的准PR控制器共同占空比控制策略

3.4 带均压环的准PR控制策略研究

3.5 本章小结

第4章 ISOP型PET结构隔离级的研究

4.1 引言

4.2 双有源桥DC-DC变换器

4.3 DAB并联控制策略研究

4.4 改进的无电流传感器间接功率均衡控制策略

4.5 本章小结

第5章 系统设计与实验

5.1 引言

5.2 系统功率电路参数设计

5.3 系统控制电路设计

5.4 实验结果与分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢