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 , 面對新要求 , 傳統(tǒng)變壓器已經(jīng)無法完全滿足。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轉(zhuǎn)換功能外 , 還具備動態(tài)無功補(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、中間級 ( 隔離級 ) 和輸出級組成的三級式結(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,以下簡稱 MMC)為前級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 , 本文主要針對模塊化多電平電力電子變壓器前級與中間級的控制策略進(jìn)行優(yōu)化研究, 對現(xiàn)代電力系統(tǒng)高效運(yùn)行具有重要的意義。首先 , 針對模塊化多電平電力電子變壓器的前級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 , 針對模塊化多電平電力電子變壓器的中間級雙向主動全橋變換器 (Dual Active Bridge,以下簡稱 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 DAB的電壓、電流雙閉環(huán)控制策略, 對多臺采用 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 , 同時進(jìn)行了多種工作場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。