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基于多脈整流技術(shù)的固態(tài)變壓器
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資料類別
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電子電工畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） |
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課程(專業(yè))
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電氣工程 |
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關(guān)鍵詞
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固態(tài)變壓器|多脈整流技術(shù) |
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適用年級
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研究生 |
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身份要求
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普通會(huì)員 |
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金 幣
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40 �。�金幣如何獲得？） |
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文件格式
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word |
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文件大小
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19019K |
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發(fā)布時(shí)間
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2017-10-14 15:42:00 |
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| 發(fā)布人 |
kj008 |
內(nèi)容簡介：
基于就餐行為的兒童餐椅設(shè)計(jì)研究，博士學(xué)位論文，共156頁，78815字。
摘 要
傳統(tǒng)電力變壓器在電力網(wǎng)絡(luò)中起著電壓等級變換和功率傳輸?shù)葮屑~作用，但是從電力電子技術(shù)角度傳統(tǒng)工頻變壓器本質(zhì)上屬于無源元件，它無法對電網(wǎng)電壓或者負(fù)載變化作出主動(dòng)的響應(yīng)控制。在未來高度智能的電力網(wǎng)絡(luò)中，有著靈活電流電壓控制特性的固態(tài)變壓器（Solid-State Transformer, SST）相比工頻電力變壓器更能夠適應(yīng)未來電網(wǎng)的發(fā)展。目前學(xué)術(shù)界已經(jīng)提出了很多種類SST拓?fù)涞南到y(tǒng)，這些拓?fù)渲芯邆湟淮蝹?cè)電流控制能力的電路都是采用PWM整流技術(shù)
本文提出的一種新型SST拓?fù)洳徊捎肞WM整流技術(shù)而采用多脈整流技術(shù)實(shí)現(xiàn)一次側(cè)電流諧波消除，因此該拓?fù)淇梢员环Q為基于多脈整流技術(shù)的固態(tài)變壓器（Multi-Pulse Rectifier based Solid State Transformer, MPR-SST）。本文全面深入地研究了MPR-SST設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)問題，獲得了以下創(chuàng)新性研究成果。
1、針對傳統(tǒng)SST拓?fù)鋫鹘y(tǒng)SST拓?fù)渲泻懈邏捍笕萘繛V波電容，基于PWM整流技術(shù)的控制系統(tǒng)復(fù)雜和魯棒性差等問題，提出了采用多脈整流技術(shù)的MPR-SST拓?fù)�，該拓�(fù)渚哂幸韵录夹g(shù)特點(diǎn)。
一方面，從電路元件組成的角度來看，新拓?fù)銶PR-SST的一次側(cè)直流母線避免了使用成本高和可靠性差的高壓大容量電容組，此外MPR-SST還減少了變流器電路中一半數(shù)量的可控器件，減少了相關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、傳感器信號電路的規(guī)模。
另一方面，從內(nèi)部控制器設(shè)計(jì)角度來看，MPR-SST控制器的結(jié)構(gòu)大大簡化，提高了整個(gè)電路的可行性，而且一次側(cè)變流器的控制器無需考慮網(wǎng)側(cè)線路阻抗等參數(shù)的變化，提高了系統(tǒng)的魯棒性。由于采用了一次側(cè)無母線電容的設(shè)計(jì)，所以MPR-SST對一次側(cè)級聯(lián)單元電路各個(gè)直流母線的均壓效果更好。
2、在MPR-SST設(shè)計(jì)過程中，高頻化設(shè)計(jì)的變壓器繞組對多脈整流電路消除諧波電流產(chǎn)生不利影響。為解決此設(shè)計(jì)問題，MPR-SST二次側(cè)變流器采用并聯(lián)逆變器的設(shè)計(jì)方案改變了系統(tǒng)中多脈整流電路的工作特性，保證了消除諧波電流的效果。
3、結(jié)合MPR-SST的電路結(jié)構(gòu)和控制方法，分析MPR-SST的并網(wǎng)特性。MPR-SST應(yīng)用于電網(wǎng)不僅具有改善電能質(zhì)量和提高可靠性的功能，而且相比傳統(tǒng)的SST拓?fù)�，它能夠在沒有充電電阻的條件下實(shí)現(xiàn)柔性并網(wǎng)啟動(dòng)。MPR-SST的輸入特性能夠提高所在配電網(wǎng)的穩(wěn)定性，在不需要控制配合條件下抑制電磁環(huán)網(wǎng)的發(fā)生。結(jié)合虛擬同步機(jī)控制技術(shù)，進(jìn)一步規(guī)范了MPR-SST的負(fù)荷特性，使得其一次側(cè)和二次側(cè)變流器的控制參數(shù)能夠在一個(gè)雙閉環(huán)控制器中進(jìn)行整定，提高了虛擬同步機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用于SST的可行性。
本文針對現(xiàn)有SST拓?fù)渲须娐穼?shí)現(xiàn)和控制器設(shè)計(jì)等一些問題，提出一種基于多脈整流技術(shù)的SST拓?fù)洹PR-SST拓?fù)錈o需高壓大容量直流濾波電容，避免了高壓電容器帶來的成本和可靠性問題，同時(shí)也具備可靠的網(wǎng)側(cè)電流諧波消除能力，而且更容易實(shí)現(xiàn)柔性并網(wǎng)的功能，其電路中一次側(cè)多母線的均壓控制也更加有效。本文按照“一次側(cè)變流器、高頻變壓器和二次側(cè)變流”的順序闡述了MPR-SST拓?fù)涓鞑糠值慕Y(jié)構(gòu)組成、連接方式和控制方法，論述了MPR-SST拓?fù)鋮^(qū)別于傳統(tǒng)SST拓?fù)涞墓ぷ髟砗筒⒕W(wǎng)特性，并闡明了其在未來配電網(wǎng)中的推廣應(yīng)用價(jià)值。通過相關(guān)樣機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了MPR-SST的工作原理，并網(wǎng)特性和母線均壓特性等方面的理論。
關(guān)鍵詞： 固態(tài)變壓器、多脈整流技術(shù)、電力電子變壓器、電子電力變壓器
目次
摘要 I
Abstract III
目次 V
插圖清單 IX
附表清單 XIII
縮寫簡稱清單 XIV
第1章 緒 論 1
1.1 固態(tài)變壓器技術(shù) 1
1.1.1 工頻電力變壓器的局限性 1
1.1.2 命名及定義 3
1.1.3 與工頻變壓器的比較 6
1.1.4 應(yīng)用前景 8
1.1.5 產(chǎn)品化技術(shù)挑戰(zhàn) 11
1.2 多脈整流技術(shù)與SST的整合 14
1.2.1 已有SST拓?fù)渚C述及局限性 14
1.2.2 多脈整流技術(shù)簡介 19
1.2.3 新型拓?fù)涞难芯恳饬x 21
1.3 全文概述 22
第2章 MPR-SST系統(tǒng)拓?fù)浼罢{(diào)制方法 24
2.1 MPR-SST拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 24
2.1.1 24脈波典型拓?fù)?24
2.1.2 12脈波與48脈波拓?fù)?26
2.1.3 拓?fù)溲苌靶阅茏兓?27
2.2 主要控制方法與工作原理 29
2.2.1 一次側(cè)控制方法 29
2.2.2 二次側(cè)控制方法及工作原理 30
2.3 各部功能與設(shè)計(jì)要求 32
2.4 本章小結(jié) 34
第3章 一次側(cè)變流器電路 35
3.1 輸入級電路 35
3.1.1 單相不控整流電路特性 35
3.1.2 一次側(cè)避免安裝電容的優(yōu)勢 36
3.1.3 無功功率調(diào)節(jié)特性 37
3.2 一次側(cè)逆變電路控制 38
3.2.1 三相統(tǒng)一高頻脈沖調(diào)制 40
3.2.2 過零點(diǎn)極性“翻轉(zhuǎn)” 41
3.2.3 一次側(cè)變流器占空比調(diào)節(jié) 43
3.3 *級聯(lián)電路的多直流母線均壓 46
3.4 整機(jī)柔性并網(wǎng)啟動(dòng) 49
3.4.1 傳統(tǒng)SST并網(wǎng)問題 49
3.4.2 MPR-SST柔性并網(wǎng)啟動(dòng) 51
3.4.3 并網(wǎng)啟動(dòng)仿真試驗(yàn) 53
3.5 *高頻MPR消除諧波原理 54
3.6 本章小結(jié) 64
第4章 高頻變壓器本體部分 65
4.1 多脈移相變壓器的繞組設(shè)計(jì) 65
4.1.1 *高頻化多脈移相變壓器繞組 66
4.1.2 *三角形及延邊三角形接法的問題 67
4.1.3 非整數(shù)匝繞組的設(shè)計(jì)方法 67
4.2 高壓大功率多繞組的高頻變壓器設(shè)計(jì) 68
4.2.1 鐵芯及繞組材料 68
4.2.2 漏磁場與屏蔽層 72
4.2.3 分布電容效應(yīng) 74
4.2.4 工作頻率與物理噪音 77
4.2.5 繞組端部出線 77
4.3 本章小結(jié) 80
第5章 二次側(cè)變流器電路 81
5.1 二次側(cè)電路組成分析 81
5.2 *高頻整流電路暫態(tài)過程分析 83
5.3 *單組逆變器控制及其特性 86
5.3.1 電壓電流雙閉環(huán)控制 86
5.3.2 零序電流與二次側(cè)直流母線均壓 87
5.4 *并聯(lián)逆變器系統(tǒng) 89
5.4.1 基于CAN總線的均流信號傳輸（光纖） 91
5.4.2 環(huán)流分析及其抑制方法 93
5.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 98
5.5 本章小結(jié) 100
第6章 并網(wǎng)運(yùn)行及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 101
6.1 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)介紹 101
6.1.1 樣機(jī)實(shí)物及硬件設(shè)計(jì) 102
6.1.2 樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果及分析 112
6.2 并網(wǎng)運(yùn)行特性分析 117
6.3 負(fù)荷特性與虛擬同步機(jī)控制方法 122
6.3.1 MPR-SST與SST的負(fù)荷特性比較分析 122
6.3.2 虛擬同步機(jī)控制研究 124
6.4 本章小結(jié) 130
第7章 總結(jié)與展望 131
7.1 本文工作總結(jié) 131
7.2 未來工作展望 132
7.2.1 拓?fù)涞母倪M(jìn) 132
7.2.2 應(yīng)用場合的擴(kuò)展 132
7.2.3 新型功率器件對SST拓?fù)湓O(shè)計(jì)的影響 132
參考文獻(xiàn) 134
攻讀博士學(xué)位期間所取得的科研成果 135
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