直流電網(wǎng)用高壓DC-DC變換器拓?fù)浼捌淇刂撇呗匝芯?pdf

1、基于柔性直流輸電的直流電網(wǎng)技術(shù)為大規(guī)?？稍偕茉唇尤?、孤島送電和大型城市供電等電力難題提供了新的解決方案。與交流電網(wǎng)類似，不同電壓等級(jí)的直流電網(wǎng)需要通過DC/DC變換器（直流變壓器）實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。有別于傳統(tǒng)斬波DC/DC變換器，適用于直流電網(wǎng)的高壓大容量DC/DC變換器需具備能量雙向流動(dòng)、潮流可控以及故障隔離等功能。目前，針對(duì)直流電網(wǎng)用高壓DC/DC變換器的研究尚處于電路拓?fù)湓O(shè)計(jì)、仿真分析和原理樣機(jī)驗(yàn)證階段。因此，本文以直流電網(wǎng)互聯(lián)用高壓D

2、C/DC變換器為研究對(duì)象，對(duì)變換器的電氣拓?fù)?、?shù)學(xué)建模、參數(shù)設(shè)計(jì)及其控制策略進(jìn)行了研究。
　　1、針對(duì)現(xiàn)有拓?fù)渲兴么笕萘恐蓄l變壓器和濾波裝置的制造難題，基于變換器能量流的共性研究，提煉了非隔離型變換器的構(gòu)造方式，進(jìn)而提出一種T型DC/DC變換器。所提拓?fù)錈o(wú)需大容量中頻變壓器，且省去了直流側(cè)較大的電感濾波裝置，工程適用性強(qiáng);該拓?fù)淇蓴U(kuò)展至多端口DC/DC變換器，實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同電壓等級(jí)的直流線路互聯(lián)，并具備直流故障電流抑制功能，豐富了

3、直流系統(tǒng)保護(hù)措施。
　　2、針對(duì)模塊化多電平DC/DC變換器中橋臂子模塊投切隨機(jī)性強(qiáng)、開關(guān)周期接近基波周期等特點(diǎn)，提出了橋臂等效開關(guān)周期平均化建模方法;在此基礎(chǔ)上，建立了T型DC/DC變換器狀態(tài)空間平均模型，包括橋臂電流和子模塊電容電壓時(shí)域動(dòng)態(tài)模型;進(jìn)而推導(dǎo)了T型DC/DC變換器動(dòng)態(tài)相量模型和線性化小信號(hào)模型，為系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)的求解和控制器設(shè)計(jì)提供了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。
　　3、研究了T型DC/DC變換器中子模塊個(gè)數(shù)、電容和橋臂電感等

4、設(shè)計(jì)方法以及半橋與全橋混合型橋臂中功率器件損耗的計(jì)算方法;進(jìn)而研究了以變換器功率器件損耗最小為目標(biāo)的主電路參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。通過相同電壓等級(jí)和器件參數(shù)下不同電氣拓?fù)涞膶?duì)比設(shè)計(jì)表明:在滿足系統(tǒng)故障電流抑制條件下，T型DC/DC變換器所需配置的子模塊數(shù)量相對(duì)較少，裝置功率損耗較低，具有良好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性。
　　4、針對(duì)中高頻運(yùn)行工況下高壓DC/DC變換器功率器件損耗增加和數(shù)字控制系統(tǒng)運(yùn)算量增大等系列問題，提出了一種適用于高壓DC/DC

5、變換器的基頻調(diào)制策略以及電壓與子模塊電容電壓增量雙排序均壓控制，可實(shí)現(xiàn)基波周期內(nèi)橋臂子模塊僅投入切除一次，且排序均壓算法僅運(yùn)算一次，確保在有效降低功率器件損耗的同時(shí)亦能實(shí)現(xiàn)子模塊電容電壓均衡。
　　5、針對(duì)直流系統(tǒng)中DC/DC變換器輸出電壓、電流和傳遞功率等系統(tǒng)級(jí)控制要求，提出了T型DC/DC變換器的功率控制策略，包括橋臂公共點(diǎn)電壓控制和內(nèi)部橋臂能量均衡控制。該控制策略物理意義明確、控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且適用于多端口T型DC/DC變換器。