H橋級聯(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，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)面臨的許多新問題的潛力。
　　本文介紹了H橋級聯(lián)型電力電子變壓器的拓撲結(jié)構(gòu)、工作原理及優(yōu)點，重點對電力電子變壓器的相關(guān)控制策略進行了研究。首先，詳細分析了單相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撲結(jié)構(gòu)、工作原理及各個開關(guān)模態(tài)。進而通過虛擬軸的構(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，使電流快速準確的跟蹤指令電流，實現(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，實現(xiàn)了功率的雙向流動可控，并分析了功率的最大傳輸點。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態(tài)性能，實現(xiàn)了輸出電壓的低畸變

3、率。
　　此外，針對各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，提出了級聯(lián)H橋直流側(cè)電壓均衡控制，通過在各H橋的控制上疊加修正量，實現(xiàn)了電容電壓之間的平衡。針對各個雙主動橋(Dual Active Bridge,DAB)之間存在的硬件差異，導(dǎo)致的各DAB單元功率流動的不平衡，提出了DAB功率均衡控制，通過在各DAB的移相角上疊加修正量，實現(xiàn)各DAB之間的傳輸功率平衡。PET在負載突變時，輸入級和隔離級對輸出功率的改變

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