電力電子變壓器建模方法及控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟和社會的不斷發(fā)展，對電網(wǎng)穩(wěn)定、安全與經(jīng)濟運行的要求越來越高。傳統(tǒng)變壓器的體積較大，空載損耗較高，功能單一，且投入電網(wǎng)時會造成較大的勵磁涌流。電力電子變壓器作為智能電網(wǎng)的重要支撐裝備，具有較好的發(fā)展前景。它由電力電子變換拓撲和實現(xiàn)磁耦合的高頻變壓器本體所組成，實現(xiàn)智能電力系統(tǒng)中的電壓變換和能量傳遞，其突出特點在于：可實現(xiàn)對變壓器原、副邊電壓幅值與相位的靈活控制，滿足未來電力系統(tǒng)的發(fā)展新要求，獲得更高的系統(tǒng)穩(wěn)定性，并可整合各種交

2、直流分布式發(fā)電，以及實現(xiàn)電力市場下對功率潮流的實時控制。
　　 本文首先分析了電力電子變壓器的基本原理以及幾種典型的物理拓撲實現(xiàn)方案，建立了電力電子變壓器的等效數(shù)學模型。針對不同負載情況，通過仿真研究了電力電子變壓器的動態(tài)運行特性，結(jié)果表明：(1)在感性負載下，基于雙閉環(huán)控制三相PWM整流電路的電力電子變壓器，可實現(xiàn)單位功率因數(shù)，具有網(wǎng)側(cè)電流正弦化和靈活可控等優(yōu)點；(2)在容性負載下，采用原邊PWM整流電路雙閉環(huán)控制的電力電子變

3、壓器，其電網(wǎng)側(cè)的電壓與電流基本同相位，功率因數(shù)近似為1。
　　 多臺電力電子變壓器并聯(lián)運行，可提供更高的供電可靠性和更靈活的供電方式，并減小備用容量。進一步分析了電力電子變壓器并聯(lián)運行的基本原理，包括電力電子變壓器和常規(guī)變壓器的并聯(lián)運行以及電力電子變壓器之間的并聯(lián)運行，并探討了主機控制和從機控制等不同的控制策略。采用主機控制時，可維持直流電壓穩(wěn)定并對輸入的電流波形進行控制，使得主機對一次系統(tǒng)而言等價于一個線性負載；采用從機控制時

4、，使得從機對一次系統(tǒng)而言等價于一個線性負載，對二次側(cè)角度而言等價于可控電流源。
　　 就電力電子變壓器在電力系統(tǒng)中的應用，包括提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、抑制負荷端電壓崩潰、控制配電網(wǎng)潮流、抑制故障電流以及改善電能質(zhì)量等，本文開展了仿真研究。仿真結(jié)果表明，當配電網(wǎng)電壓出現(xiàn)波動時，電力電子變壓器可控制負載的功率因數(shù)近似為1；針對輸電系統(tǒng)，采用電力電子變壓器常規(guī)變壓器，可提高系統(tǒng)對大小擾動的阻尼，快速消除系統(tǒng)故障造成的影響，并有效維持系統(tǒng)的穩(wěn)定