H橋級(jí)聯(lián)型電力電子變壓器的控制系統(tǒng)研究.pdf

1、電力電子變壓器(Power Electronic Transformer,PET)作為一種新型電力變壓器，通過(guò)在常規(guī)電力變壓器基礎(chǔ)上，引入電力電子變換技術(shù)，克服了傳統(tǒng)變壓器的一些固有缺點(diǎn)，使變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)電壓和電流可以靈活控制，從而具備了解決現(xiàn)代電力系統(tǒng)面臨的許多新問(wèn)題的潛力。
　　本文介紹了H橋級(jí)聯(lián)型電力電子變壓器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理及優(yōu)點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)電力電子變壓器的相關(guān)控制策略進(jìn)行了研究。首先，詳細(xì)分析了單相PWM整流橋、

2、帶變壓器的隔離型雙向DC-DC變換器和三相逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理及各個(gè)開(kāi)關(guān)模態(tài)。進(jìn)而通過(guò)虛擬軸的構(gòu)造，提出了基于單相D-Q變換的單相PWM整流橋的電壓電流雙閉環(huán)解耦控制，使電流快速準(zhǔn)確的跟蹤指令電流，實(shí)現(xiàn)了輸入電壓電流的同相位。然后提出了隔離型雙向DC-DC的移相角控制，實(shí)現(xiàn)了功率的雙向流動(dòng)可控，并分析了功率的最大傳輸點(diǎn)。最后提出了基于LC濾波器的三相逆變器的電壓電流雙閉環(huán)解耦控制，使逆變器具有良好的動(dòng)態(tài)性能，實(shí)現(xiàn)了輸出電壓的低畸變

3、率。
　　此外，針對(duì)各H橋硬件之間存在的差異導(dǎo)致的各 H橋直流側(cè)電壓的不平衡，提出了級(jí)聯(lián)H橋直流側(cè)電壓均衡控制，通過(guò)在各H橋的控制上疊加修正量，實(shí)現(xiàn)了電容電壓之間的平衡。針對(duì)各個(gè)雙主動(dòng)橋(Dual Active Bridge,DAB)之間存在的硬件差異，導(dǎo)致的各DAB單元功率流動(dòng)的不平衡，提出了DAB功率均衡控制，通過(guò)在各DAB的移相角上疊加修正量，實(shí)現(xiàn)各DAB之間的傳輸功率平衡。PET在負(fù)載突變時(shí)，輸入級(jí)和隔離級(jí)對(duì)輸出功率的改變

4、響應(yīng)較為緩慢，會(huì)出現(xiàn)直流側(cè)電壓波動(dòng)和輸出電壓畸變，針對(duì)此問(wèn)題，基于PET輸入輸出功率守恒提出了PET前饋控制，通過(guò)將PET負(fù)載功率前饋到輸入級(jí)和隔離級(jí)，提高了輸入級(jí)和隔離級(jí)對(duì)PET負(fù)載突變的響應(yīng)能力，增強(qiáng)了PET的穩(wěn)定性。搭建了仿真模型并驗(yàn)證了上述控制策略的可行性。
　　以DSP和FPGA為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，本文介紹了電力電子變壓器的硬件和軟件方面的設(shè)計(jì)。首先給出了主電路的總體控制結(jié)構(gòu)和輸入、隔離、輸出級(jí)的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，然后介紹了包括電壓