電力電子變壓器中帶隔離環(huán)節(jié)的DC-DC變換器的研究.pdf

1、隨著電力電子變流技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用，一種新型的智能化變壓器——電力電子變壓器(Power Electronic Transformer，PET)受到越來(lái)越多的關(guān)注。與傳統(tǒng)的變壓器相比，電力電子變壓器有很多優(yōu)點(diǎn)，具備功率密度高、可控性好、智能化和兼容性強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)于改善電網(wǎng)質(zhì)量，建設(shè)數(shù)字電網(wǎng)和綠色電網(wǎng)具有重要的意義。
　　PET目前廣泛采用的是輸入級(jí)、中間隔離級(jí)和輸出級(jí)的三級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。輸入級(jí)采用的是三相PWM整流器，不僅能將三相電網(wǎng)

2、的交流電整流成直流電，還可控制輸入電流保持為正弦波且功率因數(shù)是可調(diào)的;輸出級(jí)采用的是三相逆變器，將直流電逆變?yōu)樗桀l率及幅值的三相對(duì)稱(chēng)交流電壓;中間級(jí)采用的是隔離型的雙向全橋DC/DC變換器，不僅傳輸功率和能量，還有電壓等級(jí)變換以及電氣隔離的作用，是PET的關(guān)鍵部分，也是重點(diǎn)研究部分。
　　隔離型雙向DC/DC變換器，主要包括全橋逆變器、全橋整流器、中高頻變壓器以及輸出濾波電路幾個(gè)部分。采用兩個(gè)頻率相同、相位不同、占空比都為50％

3、的方波電壓信號(hào)進(jìn)行控制。以L(fǎng)C諧振式雙向DC/DC變換器為例，針對(duì)電路結(jié)構(gòu)建立了數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，對(duì)DC/DC變換器傳輸?shù)墓β拾ㄓ泄β屎蜔o(wú)功功率進(jìn)行公式推導(dǎo)，得出LC諧振式DC/DC變換器的功率傳輸特性，進(jìn)而分析移相角、諧振頻率以及開(kāi)關(guān)頻率等諸多參數(shù)對(duì)于功率傳輸特性的不同影響。而無(wú)LC諧振的DC/DC變換器可以看作是LC諧振式DC/DC變換器的特例，因此在LC諧振式DC/DC變換器公式推導(dǎo)的基礎(chǔ)上稍作處理，即得到無(wú)LC諧振的DC

4、/DC變換器的功率傳輸公式并分析了功率傳輸特性。接著介紹了隔離型DC/DC變換器的幾種控制策略，功率前饋的補(bǔ)償控制策略、功率直接反饋的控制策略以及簡(jiǎn)化的控制策略。由于LC諧振式DC/DC變換器實(shí)現(xiàn)了軟開(kāi)關(guān)的條件，開(kāi)關(guān)損耗較小，因此適合向高頻化和大功率方向發(fā)展。
　　最后，對(duì)電力電子變壓器的主電路進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)和計(jì)算，包括輸入輸出濾波器的選擇、高低壓的直流側(cè)電容設(shè)計(jì)以及高頻變壓器的設(shè)計(jì)，并在仿真軟件MATLAB/Simulink下搭建