【摘 要】
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随着SiC、GaN等新型功率半导体开关器件的突破性发展,以及配电网设备智能化要求的提高,替代传统工频变压器实现电压变换、具有丰富电网管理能力的电力电子变压器受到越来越广泛的关注,其中,三相级联型电力电子变压器是目前的热点拓扑结构之一。然而,由于输入级直流侧电容三相分离的结构特点和输出级单相或三相不平衡负载的广泛存在,级联式电力电子变压器直流侧电容不可避免的存在二倍频电压波动,从而降低了电力电子变压
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随着SiC、GaN等新型功率半导体开关器件的突破性发展,以及配电网设备智能化要求的提高,替代传统工频变压器实现电压变换、具有丰富电网管理能力的电力电子变压器受到越来越广泛的关注,其中,三相级联型电力电子变压器是目前的热点拓扑结构之一。然而,由于输入级直流侧电容三相分离的结构特点和输出级单相或三相不平衡负载的广泛存在,级联式电力电子变压器直流侧电容不可避免的存在二倍频电压波动,从而降低了电力电子变压器的输出电能质量,危害系统的安全稳定运行。针对电力电子变压器中直流侧电容存在二倍频波动电压的问题,本文从输入级和输出级产生的二倍频波动功率两个角度,提出了输入级和隔离级相结合的电力电子变压器直流侧电容二倍频波动电压的抑制策略。首先,本文详细分析了直流功率和波动功率在电力电子变压器中的传输路径;总结了二倍频波动功率的产生来源,并得出直流侧电容二倍频波动电压的本质是电力电子变压器中存在的二倍频波动功率的结论;详细阐明了直流侧电容二倍频波动电压的危害,并据此推广得到更高次波动功率和波动电压的产生机理及危害。其次,基于输入级三相功率之和为零的特点,提出隔离级DAB二倍频波动功率前馈控制策略,将三相输入级产生的二倍频波动功率传输至低压直流侧汇流抵消。同时,采用输入级三次零序电压注入方法,抵消交流侧基波电压电流所产生的二倍频波动功率,减小隔离级DAB二倍频波动功率前馈控制对DAB容量的需求,共同抑制高低压直流侧电容二倍频波动电压。然后,针对高低压直流侧电容吸收波动功率不均而可能造成局部直流波动电压过大的问题,以高低压直流侧电容二倍频电压波动率相等和减少DAB传递容量为设计原则,提出了隔离级DAB高低压直流侧电容二倍频波动电压均分控制策略,并详细给出了隔离级DAB传递的二倍频波动功率相位的选取方法,实现了二倍频波动功率在高低压直流侧电容中再分配。最后,本文在matlab/simulink上搭建了三相级联型电力电子变压器模型,验证了本文所提控制算法的正确性。
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