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电力电子变压器建模方法及控制技术研究

作　者: 刘文思
导　师: 李庆民
学　校: 山东大学
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: 智能电网 电力电子变压器 建模仿真 并联运行 接入系统
分类号: TM433
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着我国经济和社会的不断发展,对电网稳定、安全与经济运行的要求越来越高。传统变压器的体积较大,空载损耗较高,功能单一,且投入电网时会造成较大的励磁涌流。电力电子变压器作为智能电网的重要支撑装备,具有较好的发展前景。它由电力电子变换拓扑和实现磁耦合的高频变压器本体所组成,实现智能电力系统中的电压变换和能量传递,其突出特点在于：可实现对变压器原、副边电压幅值与相位的灵活控制,满足未来电力系统的发展新要求,获得更高的系统稳定性,并可整合各种交直流分布式发电,以及实现电力市场下对功率潮流的实时控制。本文首先分析了电力电子变压器的基本原理以及几种典型的物理拓扑实现方案,建立了电力电子变压器的等效数学模型。针对不同负载情况,通过仿真研究了电力电子变压器的动态运行特性,结果表明：(1)在感性负载下,基于双闭环控制三相PWM整流电路的电力电子变压器,可实现单位功率因数,具有网侧电流正弦化和灵活可控等优点；(2)在容性负载下,采用原边PWM整流电路双闭环控制的电力电子变压器,其电网侧的电压与电流基本同相位,功率因数近似为1。多台电力电子变压器并联运行,可提供更高的供电可靠性和更灵活的供电方式,并减小备用容量。进一步分析了电力电子变压器并联运行的基本原理,包括电力电子变压器和常规变压器的并联运行以及电力电子变压器之间的并联运行,并探讨了主机控制和从机控制等不同的控制策略。采用主机控制时,可维持直流电压稳定并对输入的电流波形进行控制,使得主机对一次系统而言等价于一个线性负载；采用从机控制时,使得从机对一次系统而言等价于一个线性负载,对二次侧角度而言等价于可控电流源。就电力电子变压器在电力系统中的应用,包括提高系统稳定性、抑制负荷端电压崩溃、控制配电网潮流、抑制故障电流以及改善电能质量等,本文开展了仿真研究。仿真结果表明,当配电网电压出现波动时,电力电子变压器可控制负载的功率因数近似为1；针对输电系统,采用电力电子变压器常规变压器,可提高系统对大小扰动的阻尼,快速消除系统故障造成的影响,并有效维持系统的稳定运行。本文研究工作可为发展电力电子变压器的关键技术提供有价值的参考依据。

全文目录


摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
第一章 绪论  11-18
  1.1 电力电子变压器研究背景及意义  11-13
  1.2 电力电子变压器国内外发展现状及存在的主要问题  13-16
  1.3 本文主要工作  16-18
第二章 电力电子变压器建模及仿真  18-46
  2.1 AC/DC/AC型PET数学模型  20-26
    2.1.1 电压源变换器通用数学模型  20-24
    2.1.2 AC/DC/AC型PET通用数学模型  24-26
  2.2 电力电子变压器主电路拓扑结构  26-40
    2.2.1 电力电子变压器的输入环节  26-33
    2.2.2 电力电子变压器的隔离环节  33-36
    2.2.3 电力电子变压器的输出环节  36-40
  2.3 电力电子变压器仿真建模及验证  40-46
    2.3.1 感性负载的仿真  42-44
    2.3.2 负载切换的仿真  44-46
第三章 电力电子变压器并联运行  46-52
  3.1 电子电力变压器并联的形式和特点  47-48
  3.2 多台电子电力变压器并联技术  48-49
    3.2.1 主从控制  48
    3.2.2 集中式功率偏差控制  48-49
    3.2.3 基于分散逻辑的并联控制  49
    3.2.4 基于调差原理的无联络线控制  49
  3.3 主从控制的具体实现  49-52
    3.3.1 主机控制  50-51
    3.3.2 从机控制  51-52
第四章 电力电子变压器接入系统分析  52-70
  4.1 电力电子变压器提高远距离输电系统稳定性  52-61
    4.1.1 模型的建立  52-55
    4.1.2 瞬态模型及控制策略  55-58
    4.1.3 稳态模型及控制策略  58-59
    4.1.4 仿真研究  59-61
  4.2 电力电子变压器抑制负荷端电压崩溃  61-65
    4.2.1 OLTC自动调整引起的长期电压失稳仿真  62-63
    4.2.2 PET取代OLTC后的仿真结果分析  63-65
  4.3 基于PET的配电网潮流控制  65-67
  4.4 故障电流限制  67-68
  4.5 电力电子变压器对电能质量的调节  68-70
第五章 结论  70-72
参考文献  72-76
致谢  76-77
学位论文评阅及答辩情况表  77

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变压器：按频率分 > 高频变压器
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