用于中压直流配电网的多输入直流-直流变换器研究

摘要

随着分布式能源渗透率的提高，传统交流配电系统应对接入能源和负载的波动的不足逐渐体现。以大功率变换器为核心的交直流混合配电技术可以实现多能源接入、响应快速变化的负载、柔性能源供应等功能。
　　本研究提出了集中式直流配电的思路，将风力发电机的输出整流并输送至短距离换流站，在换流站内采用多输入直流-直流变换器将多路风机功率输入进行汇流并升压，传输至中压直流配电网。
　　提出了一种应用于中压直流配电网的多输入直流-直流变换器，多输入的直流侧采用了低频全桥式逆变器，通过低频变压器耦合将能量传递至高压侧;高压侧采用模块化多电平拓扑的整流器将多通道功率传递至中压直流母线。详细分析了所提变换器拓扑结构和工作原理，选用载波叠层调制策略实现了电压平衡调制，提出了一种基于基波的移相功率调制方法。根据性能要求设计了合理的系统参数，利用SIMULINK仿真平台搭建了仿真模型，仿真结果验证了所提变换器调制策略和移相功率调制方法的有效性。设计并搭建了相应硬件实验平台，给出了模块化多电平整流器的调制、均压功能和变换器在单输入和多输入工况下的功率传输调制的实测结果。结果表明，提出的变换器可以实现多直流输入，具备多通道功率传输能力，可适用于风力发电场等多能源直流配网场合。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 多输入隔离式DC-DC变换器

1．2．1 多输入隔离式DC-DC变换器的提出

1．2．2 隔离式DC-DC变换器调制方式

1．3 功率传输调制方法

1．4 研究意义和内容

1．4．1 研究意义

1．4．2 研究内容

第二章 中低频整流、逆变电路分析

2．1 全桥逆变器拓扑结构

2．2 模块化多电平变换器拓扑结构

2．2．1 传统的两电平变换器

2．2．2 二极管钳位型多电平变换器

2．2．3 飞跨电容型多电平变换器

2．2．4 级联H桥型多电平变换器．

2．2．5 模块化多电平变换器

2．2．6 几种变换器比较

2．3 本章总结

第三章 多输入隔离型直流变换器调制与功率传输设计

3．1 工作原理

3．2 数学模型

3．3 MMC调制方法

3．4 系统功率传输

3．5 子模块参数选择

3．5．1 子模块电容参数选取

3．5．2 桥臂电感参数选取

3．6 变压器设计

第四章 系统仿真研究

4．1 全桥逆变电路仿真

4．2 基于Matlab／Simulink的MMC仿真

4．3 基于Matlab／Simulink的系统仿真

4．4 本章小结

第五章 多输入隔离型直流变换器硬件实现和实验分析

5．1 硬件电路设计

5．1．1 多输入隔离型大功率直流变换器硬件结构

5．1．2 采样电路设计

5．1．3 驱动电路设计

5．2 控制单元参数配置

5．3 控制单元程序设计

5．4 实验分析

5．4．1 变压器三端电压验证

5．4．2 效率验证

5．4．3 功率传输验证

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

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