电子电力变压器的启动优化控制策略

摘要

作为智能电网的关键技术之一，近年来电子电力变压器的拓扑结构、控制策略以及运行方式等方面得到了大量国内外学者的广泛研究，由于电子电力变压器由大量电力电子器件构成，直接采用硬启动方式会产生较大的瞬时启动冲击电流，不仅会损坏如IGBT等精密的电力电子器件，甚至会对电力系统产生很大冲击。 本文首先对电子电力变压器的基本原理和拓扑结构进行了介绍，并选取一种级联多电平AC/DC/AC变换型电子电力变压器为研究对象，对其各级变换环节的控制策略进行了详细介绍，然后分别对AC/DC输入级和DC/DC隔离级这两个电力电子变换环节进行研究，结合各级变换环节的工作原理和控制策略给出了启动冲击电流的产生机理，并在此基础之上对各级变换环节的启动过程提出了优化控制策略；最后对电子电力变压器的整体启动方式进行优化，基于各级变换器的启动优化控制策略提出了各级变换单元逐级启动的方案，并借助MATLAB/Simulink仿真平台对以上所有启动优化控制策略的可行性和有效性进行了验证。 为了使电子电力变压器在电网侧瞬时性故障工况下具有一定的自重启能力，以电子电力变压器现有的保护系统为基础来进行优化，提出了一种针对电网侧瞬时性故障的重启策略，该策略可以在断路器不跳闸的情况下完成重启并回到正常稳态运行的状态，最后针对各种不同的电网侧瞬时性故障工况下（短时掉电、各种对称及不对称短路故障），借助MATLAB/Simulink仿真平台对该故障重启策略的有效性进行了验证。

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摘 要

ABSTRACT

目 录

1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作

2 电子电力变压器的启动过程

2.1 电子电力变压器基本介绍

2.1.1 基本原理介绍

2.1.2 控制策略介绍

2.2 电子电力变压器启动过程分析

2.2.1 AC/DC输入级启动过程分析

2.2.2 DC/DC级启动过程分析

2.3 本章小结

3 电子电力变压器的启动控制

3.1 常规启动过程介绍

3.2 AC/DC输入级启动控制优化策略

3.2.1 PI控制器输出限幅值对启动过程的影响

3.2.2 控制策略的优化设计

3.2.3 仿真验证

3.3 DC/DC隔离级启动优化控制策略

3.3.1 控制策略的优化设计

3.3.2 仿真验证

3.4 整体启动优化控制策略

3.4.1 控制策略的优化设计

3.4.2 仿真验证

3.5 本章小结

4 电子电力变压器的故障重启策略

4.1 故障分类及保护系统简介

4.1.1 故障分类

4.1.2 保护系统简介

4.2 电网侧故障重启策略

4.3 仿真验证

4.3.1 短时三相掉电故障时的重启

4.3.2 三相接地短路故障时的重启

4.3.3 不对称故障时的重启

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究工作展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间参与的项目