电子电力变压器输出侧故障分析与限流方法

摘要

随着近年来世界能源结构的深入变革，现代电力工业的发展越来越绿色化、智能化和可持续化，而智能电网因其可以接纳各种清洁能源的灵活接入和能够实现错峰调节等一系列优点，实现用户提出的多样化需求，因此成为变革的核心所在。电子电力变压器（ElectronicPower Transformer）简称EPT，其具有良好的可控型，能够提供交直流输出端口，并且可以方便各种交直流分布式电源的接入等优点，克服了传统变压器的重量、体积以及空载损耗过大等弊端，所以EPT对于智能电网的建设不可或缺。EPT位于智能电网的关键位置，因而它的安全稳定运作对电网来说至关重要。 本文首先论述EPT及其故障保护的背景和研究现状，对EPT系统的拓扑结构和控制策略进行比较选择，对比分析输入级、高频隔离级和输出级的不同拓扑结构，并对选取的拓扑结构建立对应的数学模型，选取相应的控制策略以得到较好的性能。然后对EPT输出侧的几种故障类型如器件故障、端口故障等进行分析，重点对输出侧的短路断路故障进行仿真分析，通过应用MATLAB仿真软件对七种典型故障进行仿真，通过仿真波形来观察各个故障对EPT造成的影响。 接着对现有的几种限流保护措施进行分析，在EPT中引入固态限流器的概念。简要论述固态限流器的背景和发展现状，并对其基本原理进行分析，提出在本文中所使用的电路拓扑结构和控制策略。对比分析常用的几种限流保护措施和固态限流器在故障时刻所起的作用，选取单相接地短路和两相相间短路两种典型故障在MATLAB中进行仿真分析，验证了固态限流器与传统限流方法相比具有良好的动态特性，在故障发生时可以继续保持良好的电压输出。

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