模塊化多電平電力電子變壓器的優(yōu)化控制策略研究

模塊化多電平電力電子變壓器的優(yōu)化控制策略研究變壓器作為電壓等級(jí)轉(zhuǎn)換的主要部件, 是電力系統(tǒng)的重要組成部分之一。當(dāng)前 , 隨著工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展 , 對(duì)現(xiàn)代電力系統(tǒng)提出了許多新的要求 , 如自愈能力要求、不間斷供電要求、 高電能質(zhì)量要求、 經(jīng)濟(jì)性要求等 , 面對(duì)新要求 , 傳統(tǒng)變壓器已經(jīng)無(wú)法完全滿足。另一方面 , 以高頻變換技術(shù)為基礎(chǔ)的電力電子變壓器 , 相較于傳統(tǒng)變壓器 , 其除了具有基本的電壓等級(jí)轉(zhuǎn)換功能外 , 還具備動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償、不間斷供電電源、電網(wǎng)頻率變換、電能質(zhì)量管理與控制等多重功能 , 吸引了研究者們的廣泛關(guān)注 ,其中 , 由輸入級(jí)、中間級(jí) ( 隔離級(jí) ) 和輸出級(jí)組成的三級(jí)式結(jié)構(gòu)的電力電子變壓器是目前的研究重點(diǎn) , 以模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter,以下簡(jiǎn)稱 MMC)為前級(jí)的模塊化多電平電力電子變壓器因?yàn)槠潇`活性和良好的可擴(kuò)展性 , 具有極佳的應(yīng)用前景。 基于上述背景 , 本文主要針對(duì)模塊化多電平電力電子變壓器前級(jí)與中間級(jí)的控制策略進(jìn)行優(yōu)化研究, 對(duì)現(xiàn)代電力系統(tǒng)高效運(yùn)行具有重要的意義。首先 , 針對(duì)模塊化多電平電力電子變壓器的前級(jí)MMC,分析了其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和子模塊工作狀態(tài) , 建立了其開關(guān)模型 , 介紹和分析了 MMC的傳統(tǒng)調(diào)制和控制策略 ,提出了一種新的基于控制目標(biāo)優(yōu)先級(jí)順序的MMC調(diào)制策略分類方法 , 引入了集中式調(diào)制策略和分布式調(diào)制策略的概念, 設(shè)計(jì)了在集中式載波層疊調(diào)制策略下的狀態(tài)機(jī)型脈沖分配器并進(jìn)行了相關(guān)優(yōu)化; 其次 , 針對(duì)模塊化多電平電力電子變壓器的中間級(jí)雙向主動(dòng)全橋變換器 (Dual Active Bridge,以下簡(jiǎn)稱 DAB),介紹了其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理和移相控制策略, 分析了 DAB的軟開關(guān)工作條件和單臺(tái) DAB的電壓、電流雙閉環(huán)控制策略, 對(duì)多臺(tái)采用 ISOP(輸入串聯(lián) , 輸出并聯(lián) ) 連接的 DAB提出了一種輸入均壓控制策略; 最后 , 針對(duì)前文所述控制策略搭建了仿真模型和樣機(jī) , 分別驗(yàn)證了其有效性 , 同時(shí)進(jìn)行了多種工作場(chǎng)景下模塊化多電平電力電子變壓器的整體控制策略仿真, 驗(yàn)證了前文所述控制策略的有效性。