固態(tài)變壓器及其控制策略的研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)逐步走向智能化、數(shù)字化、多元化和靈活化。越來越多的機(jī)械式、電磁式設(shè)備被電力電子設(shè)備所取代，而電力變壓器作為電力系統(tǒng)輸配電最基本的設(shè)備，逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化是必然趨勢(shì)。而且近年來風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等分布式發(fā)電系統(tǒng)迅速發(fā)展，要保證其并網(wǎng)后電網(wǎng)良好的穩(wěn)定性，必須依賴智能電網(wǎng)的建設(shè)。而固態(tài)變壓器是智能電網(wǎng)中的重要組成部分，因此，固態(tài)變壓器的研究具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。固態(tài)變壓器(SST)是利用電力電子變換技術(shù)實(shí)現(xiàn)電壓等

2、級(jí)轉(zhuǎn)換和電力傳輸?shù)男滦椭悄芑O(shè)備。它除了具有傳統(tǒng)電力變壓器的功能外，還能夠靈活控制變壓器的電壓和電流，調(diào)整輸入功率因數(shù);隔離電網(wǎng)側(cè)和負(fù)載側(cè)，以降低電網(wǎng)電壓跌落對(duì)負(fù)載側(cè)的影響和非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)側(cè)的影響;能夠?yàn)榉植际诫娫刺峁┙恢绷鹘涌?，便于分布式電源的并網(wǎng)。
　　本文首先介紹了SST發(fā)展史，分析了幾種典型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，確定出本文所研究的SST的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為帶有直流環(huán)節(jié)的三級(jí)式拓?fù)?。輸入?jí)由模塊級(jí)聯(lián)型PWM整

3、流器構(gòu)成，通過載波移相調(diào)制使輸入SPWM電壓更接近正弦波。另外，為了消除輸入級(jí)交流電流的穩(wěn)態(tài)誤差，輸入級(jí)采用基于單相D-Q的矢量控制。隔離級(jí)由雙主動(dòng)橋DC-DC變換器組成，并采用單移相調(diào)制方式。在此基礎(chǔ)上，對(duì)輸入級(jí)和隔離級(jí)的平均模型進(jìn)行分析，建立了兩者的小信號(hào)模型。根據(jù)SST均壓、均功率控制的兩種思路，針對(duì)輸入級(jí)級(jí)聯(lián)H橋輸出電壓均衡和隔離級(jí)DAB并聯(lián)功率均衡的問題，提出了輸入級(jí)共同占空比控制、隔離級(jí)跟隨控制和輸入級(jí)電壓均衡控制、DAB均

4、功率控制的兩種控制策略。具體分析了兩種控制策略實(shí)現(xiàn)均壓、均功率的過程，并詳細(xì)介紹了第一種控制策略控制器設(shè)計(jì)方法。建立了基于DSP與FPGA的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，介紹了硬件實(shí)現(xiàn)總體框圖，分析了主電路參數(shù)設(shè)計(jì)的原則，然后從硬件和軟件兩個(gè)方面介紹了控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。DSP和FPGA是通過DSP的外部接口(XINTF)進(jìn)行并行通信，為充分發(fā)揮DSP強(qiáng)大的運(yùn)算能力和FPGA強(qiáng)大的邏輯功能的優(yōu)勢(shì)，DSP負(fù)責(zé)信號(hào)采集和復(fù)雜的控制運(yùn)算，F(xiàn)PGA負(fù)責(zé)生成移相三角