电力电子变压器的新型拓扑结构与智能控制研究

摘要

电力电子变压器是一种含有电力电子变换器且通过高频变压器实现磁耦合的变换装置，它通过电力电子变换技术和高频变压器实现电力系统中的电压变换和能量传递。其区别于传统电力变压器突出的特点在于体积小、重量轻，可以实现对变压器原副方电压幅值和相位的灵活控制，可以满足未来电力系统的很多新的要求。因此，对其拓扑结构和控制策略开展研究是很有必要的，具有十分重要的理论意义和应用价值。 本文首先介绍了电力电子变压器的几种典型实现方案，即AC/AC、AC/DC/AC两种拓扑形式。其中重点介绍了AC/DC/AC拓扑形式，并对其各组成部分的拓扑结构与控制策略进行了详细的分析。 其次，介绍了矩阵变换器的基本知识，给出了矩阵变换器的等效交一直一交结构，并提出了基于矩阵变换器的电力电子变压器新型拓扑结构。新型电力电子变压器的原边由一个3*2矩阵变换器构成，副边由一个2*3矩阵变换器构成。 再次，对新型电力电子变压器的原边实施了SPWM调制策略，研究了在电网输入为非理想情况时的电压补偿控制方案，探讨了前馈补偿控制和反馈补偿控制，并对两种方案进行了Matlab/Simulink仿真研究，并对仿真结果进行了比较分析，验证了方案的正确性。 最后，尝试将智能控制理论应用于反馈补偿控制方案中，分别设计了模糊自适应PID控制器和专家PID控制器，拓展了电力电子变压器的研究领域，为电力电子变压器的进一步研究打下了基础。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题概述

1.1.1课题研究的背景和意义

1.1.2课题的国内外研究现状

1.2电力电子变压器的应用

1.3本文的主要工作

第2章电力电子变压器的典型实现方案

2.1电力电子变压器的工作原理

2.2电力电子变压器的输入环节

2.2.1 PWM整流器的结构

2.2.2 PWM整流器的控制

2.3电力电子变压器的隔离环节

2.3.1励磁电流频率与变压器体积的关系

2.3.2高频变压器的铁芯

2.3.3隔离环节的结构

2.4电力电子变压器的输出环节

2.4.1输出环节的结构

2.4.2输出环节的控制

2.5电力电子变压器的三级电路结构

第3章电力电子变压器的新型拓扑结构

3.1矩阵变换器

3.1.1矩阵变换器的拓扑结构与基本工作原理

3.1.2矩阵变换器的安全换流技术

3.1.3矩阵变换器的调制策略

3.1.4保护电路

3.2矩阵变换器的等效交—直—交结构

3.3电力电子变压器的新型拓扑结构

第4章电力电子变压器的控制与仿真

4.1矩阵变换器的SPWM电压控制

4.1.1正弦脉宽调制(SPWM)的工作原理

4.1.2三相—单相矩阵变换器的SPWM控制

4.2矩阵变换器的补偿控制及其仿真研究

4.2.1前馈补偿控制策略

4.2.2反馈补偿控制策略

4.2.3补偿控制仿真研究

4.2.4仿真比较

4.3智能控制理论的应用

4.3.1模糊控制理论的应用

4.3.2专家控制理论的应用

第5章总结与展望

5.1全文总结

5.2今后需要做的工作

参考文献

致 谢

作者在读研期间发表的论文

附录