固態(tài)變壓器整流級(jí)和逆變級(jí)系統(tǒng)的開發(fā).pdf

1、固態(tài)變壓器是將變壓器技術(shù)和電力電子技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一種智能化電力變壓器，它通過電力電子變換器來實(shí)現(xiàn)電壓變換和能量傳遞。固態(tài)變壓器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)變壓器的功能，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電流和輸出電壓的靈活控制以及功率因數(shù)的任意調(diào)節(jié)。此外，其提供的交直流接口，能可靠地將分布式發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)。固態(tài)變壓器的特點(diǎn)是兼容性強(qiáng)、功率密度高、智能化程度高。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，將固態(tài)變壓器用于配電網(wǎng)建設(shè)，既能提高系統(tǒng)可控性、改善電能質(zhì)量，又能實(shí)現(xiàn)新能源的并網(wǎng)，加速

2、智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展。作為一種新型的電力設(shè)備，其理論和實(shí)際應(yīng)用研究都還不夠完善。因此，本文選取帶有直流環(huán)節(jié)的固態(tài)變壓器整流級(jí)和逆變級(jí)系統(tǒng)作為研究對(duì)象，就如何根據(jù)固態(tài)變壓器的特點(diǎn)，使電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，滿足用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求，對(duì)整流級(jí)和逆變級(jí)的數(shù)學(xué)模型、控制策略、仿真和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究。
　　本文在分析未來電網(wǎng)建設(shè)對(duì)電力變壓器功能要求的基礎(chǔ)上，分析了固態(tài)變壓器的性能優(yōu)點(diǎn)，闡述了其國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和未來發(fā)展方向，根據(jù)現(xiàn)有方案的對(duì)比，選取了

3、帶直流環(huán)節(jié)的三級(jí)固態(tài)變壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，明確各級(jí)電路功能;根據(jù)電網(wǎng)和用戶的要求，求取固態(tài)變壓器的等效模型，為后續(xù)內(nèi)容的深入研究提供了基礎(chǔ)。對(duì)固態(tài)變壓器整流級(jí)系統(tǒng)作了具體的設(shè)計(jì)研究。在明確固態(tài)變壓器整流級(jí)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，建立了不同坐標(biāo)下的數(shù)學(xué)模型，制定了在固定開關(guān)頻率下直流電壓外環(huán)和網(wǎng)側(cè)輸入電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制策略。對(duì)電流環(huán)進(jìn)行前饋解耦，簡(jiǎn)化了數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了電壓電流雙閉環(huán)控制器。提出了負(fù)載電流前饋控制方案，以改善系統(tǒng)抗擾動(dòng)性;簡(jiǎn)述了三

4、相軟件鎖相環(huán)原理，并設(shè)計(jì)了控制參數(shù)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:整流級(jí)系統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)電流具有良好的正弦特性，相位與電網(wǎng)電壓同步;輸出側(cè)電壓穩(wěn)定，且具有較強(qiáng)的抗擾動(dòng)性。說明了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的合理性和可行性。建立了固態(tài)變壓器逆變系統(tǒng)的空間狀態(tài)模型和小信號(hào)模型，獲取其等效電路模型;制定了輸出電容電壓外環(huán)電感電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制策略;并通過電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的解耦，簡(jiǎn)化了電路模型，并推導(dǎo)了控制變量到輸出的傳遞函數(shù)，設(shè)計(jì)了控制器參數(shù)。對(duì)該固態(tài)變壓器逆變級(jí)系統(tǒng)分

5、別進(jìn)行了開環(huán)和雙閉環(huán)仿真和實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，在雙閉環(huán)控制下的逆變級(jí)系統(tǒng)，負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)，輸出電壓穩(wěn)定可靠，抗擾動(dòng)性強(qiáng)。設(shè)計(jì)了以TMS320F28335為控制核心的硬件系統(tǒng)平臺(tái)?？刂齐娐分饕ㄐ盘?hào)檢測(cè)調(diào)理電路、輔助電源電路、故障保護(hù)電路等。選取了主電路的參數(shù)，包括整流級(jí)輸入側(cè)電感、輸出側(cè)電容，逆變級(jí)輸出濾波電路LC。系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果證明，所設(shè)計(jì)電路合理，系統(tǒng)平臺(tái)穩(wěn)定。根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，在CCS5.5開發(fā)環(huán)境，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，編寫了固態(tài)變