基于模塊化多電平矩陣變換器的電力電子變壓器研究.pdf

1、變壓器廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如電網(wǎng)中的配電變壓器、電力機車中的牽引變壓器等，且某些領(lǐng)域所用變壓器的數(shù)量之多，足夠使變壓器的性能直接影響整個系統(tǒng)的適用性、可靠性和經(jīng)濟性。但隨著智能電網(wǎng)的提出、分布式新能源的發(fā)展及鐵路高速列車的提速，傳統(tǒng)變壓器已滿足不了電力領(lǐng)域日益發(fā)展的需求。在這一背景下，通過電力電子變換技術(shù)實現(xiàn)能量傳遞和電壓變換的新型變壓器一電力電子變壓器(Power Electronic Transformer，PET)得到越來越多的關(guān)

2、注。PET除了可實現(xiàn)傳統(tǒng)變壓器的基本功能之外，還可以實現(xiàn)電網(wǎng)互聯(lián)、分布式能源并網(wǎng)、無功補償?shù)裙δ埽云鋺?yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，如分布式能源并網(wǎng)、機車牽引及電網(wǎng)互聯(lián)等。
　　本文通過對國內(nèi)外關(guān)于PET現(xiàn)有拓撲及研究現(xiàn)狀進行分析，可知現(xiàn)有的PET拓撲大多不能滿足高壓、大容量的場合，而且含有多個中高頻變壓器，不僅效率低、造價高，而且沒有解決傳統(tǒng)變壓器體積、重量大的問題。實現(xiàn)變壓器的小型輕量化仍然是設(shè)計新型PET的首要目標，為實現(xiàn)這一目標，而

3、且隨著智能電網(wǎng)與新能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，本文對基于模塊化多電平矩陣變換器(Modular Multilevel Matrix Converters，M3C)的PET新型拓撲結(jié)構(gòu)進行研究。該拓撲結(jié)構(gòu)核心M3C的易擴展性及控制的靈活性使該拓撲結(jié)構(gòu)特別適用于中/高電壓、大功率場合，如配電網(wǎng)、高速列車機組等。該拓撲結(jié)構(gòu)只需要一個中頻變壓器，在體積和重量上較已存在的拓撲具有明顯優(yōu)勢。而且，M3C子模塊采用全橋結(jié)構(gòu)，可以輸出直流也可以輸出交流，可以輸

4、出工頻，也可以輸出中頻用于電力電子變壓器。該PET拓撲可實現(xiàn)能量的雙向流動，可應(yīng)用于新能源并網(wǎng)、電網(wǎng)互聯(lián)等領(lǐng)域。
　　本文重點介紹了基于M3C的PET各種拓撲的基本結(jié)構(gòu)及其原理，通過建立拓撲的數(shù)學小信號模型，提出一套兼顧M3C電容電壓平衡控制的PET控制策略，M3C控制采用以橋臂電流直接控制為基礎(chǔ)的電容電壓層次化控制策略，副邊全橋采用輸出電壓移相單閉環(huán)和移相雙閉環(huán)控制策略，并簡單介紹了基于其它型M3C的PET拓撲的控制策略，輸入、