10kV电力电子变压器的谐振型DC-DC拓扑及控制策略研究

摘要

传统配电网络主要以交流配电网为主。但是随着经济的快速增长，配电网中负荷的类型越来越多样化，其中数据中心，电动汽车等直流负荷所占比重越来越大。同时分布式电源渗透率越来越高，且一部分分布式电源为直流电。现有的配电网接入直流分布式电源一般都是先将直流转换为交流然后进行并网接入，效率较低，所以单纯的交流变压器在多样式负荷的接入上具有一定的难度。同时由于分布式电源以及储能设备的接入，配电网络中潮流的方向也由单向转换成双向流动的模式，传统的电力变压器很难对其进行潮流控制。配电网中电压等级较高，DC/DC中的开关管也存在着耐压等级有限的问题。因此直流配电网中变压器技术一直是专家研究的热点。
　　本文以《10kV电力电子变压器关键技术研究》国家电网科技项目为基础，主要进行了如下研究:(1)分析了现有直流-直流变换器的拓扑结构以及其优缺点。(2)研究了谐振型CLLC直流-直流变换器的工作原理以及数学模型。推导了k（励磁电感与谐振电感的比值）、开关工作频率与拓扑电压增益之间的关系表达式，以及输出负载、开关频率与拓扑电压增益之间的关系表达式。得出各个电路参数对CLLC直流-直流变换器特性的影响规律。(3)研究了CLLC谐振型直流-直流变换器的控制策略，通过推导CLLC谐振型直流-直流变换器的传输功率表达式，得出移相角度对于传输功率的影响特性。(4)针对应用于高压大容量的级联型CLLC谐振型直流-直流变换器，对其功率均衡控制策略以及功率的双向流动控制进行了研究。(5)基于以上对于拓扑参数以及控制策略的研究，在仿真软件PSCAD中搭建相应的仿真模型，通过仿真分析，验证了设计参数以及控制策略的正确性。

目录

声明

摘要

1．1．1 课题背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 电力电子变压器主电路拓扑

1．2．2 直流-直流变换器拓扑结构

1．2．3 直流-直流变换器控制策略

1．3 本文主要内容

第2章 CLLC直流-直流变换器拓扑及工作特性

2．1．1 CLLC直流-直流变换器工作原理

2．1．2 CLLC直流-直流变换器数学建模

2．2 CLLC直流-直流变换器相关特性研究

2．2．1 电压增益特性研究

2．2．2 输出功率与移相角特性研究

2．2．3 输出电压与移相角特性研究

2．3 CLLC直流-直流变换器参数设计

2．3．1 Lm的选取原则

2．3．2 L1以及C1的选取原则

2．3．3 高频变压器与CLLC直流-直流变换器配合研究

2．4 本章小结

第3章 CLLC直流-直流变换器控制策略研究

3．2 多模块直流-直流变换器结构及控制策略研究

3．2．1 直流-直流变换器拓扑结构研究

3．2．2 功率均衡、稳压及双向潮流流向控制策略研究

3．3 本章小结

4．1 引言

4．2 仿真验证

4．2．1 单模块直流-直流变换器仿真验证分析

4．2．2 级联型直流-直流变换器仿真验证分析

4．3 本章小结

5．1 结论

5．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢