10kV_380V级联型电力电子变压器控制策略研究.pdf

重庆大学硕士学位论文 中文摘要 摘 要 传统电力变压器在电力系统中扮演着重要的角色，随着时代的发展，人们对 电力系统提出了一些新的要求，比如新能源的接入，更高的电能质量，能量管理 智能化等。传统电力变压器的功能单一，可控性差，无法满足这些要求。电力电 子变压器具有灵活的拓扑结构，采用各种先进的控制技术，作为未来可能替代传 统电力变压器的关键设备，具有巨大的发展前景。本文以中压配电网为应用背景， 基于级联H 桥拓扑，针对配电网中普遍存在的输出负载和电网电压三相不对称现 象，研究相应的控制策略实现电力电子变压器的直流电压平衡，使逆变器三相输 出电压对称稳定。 本文研究的电力电子变压器分为输入级、中间级和输出级，对级联H 桥结构 的输入级进行了数学建模，对主电路参数和控制器参数进行了设计；分析了电力 电子变压器相间直流电压不平衡的原因；在电网电压和逆变器输出负载均不对称 时，在dq 坐标系中建立了每相平均功率与负序电压之间的关系，根据功率方程求 解出了负序电压，用以控制相间直流电压的平衡；对负序电压的计算不涉及电网 电流，无需对电流进行正负序分解，只需采用单电流内环控制；然而注入负序电 压的同时也向电网注入了负序电流，在逆变器三相输出功率不对称程度较轻时， 为了使电网电流保持对称，提出了一种零序电压注入法，通过将零序电压滞后90° 引入虚拟相，将零序电压表示成直流量的形式，从而可以采用与负序电压注入类 似的分析方法；比较了负序电压和零序电压的功率调节能力；在dq 坐标系中对输 出级的单相逆变器进行了数学建模，在保证逆变器输出电压对称稳定的同时，通 过调节占空比实现了相内直流电压平衡控制，然而基于dq 坐标系的方法需要进行 多次坐标变换，比较复杂，因此采用了准PR 控制进行改进；对相内直流电压平衡 控制器与电压电流双环控制器之间的耦合进行了分析，并进行了解耦控制；当各 支路的电路参数不一致时，高压直流侧的电容电压将会不平衡，采用LLC 谐振变 换器对电压的不平衡进行了抑制。最后在Matlab/Simulink 中搭建了模型进行了仿 真分析，仿真结果表明了本文所提控制策略的有效性。 关键词：电力电子变压器；相间直流电压平衡控制；相内直流电压平衡控制；负 序电压；零序电压 I 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 Abstract Traditional power transformers play an important role in the power system. With the development of the times, people have some new requirements for the power system, such as the new energy integration, higher quality power, the intelligence of energy management and so on. Due to the single function and poor controllability, the traditional power transformers cannot meet these requirements. The power electronic transformer is an electronic device that has a flexible topology and adopts various advanced control technologies; it may replace the traditional power transformer in the f