電子電力變壓器若干關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、電力系統(tǒng)是現(xiàn)代社會(huì)不可缺少的重要組成部分,而電力變壓器廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中,承擔(dān)著電位隔離、電壓變換等功能。近幾十年,電力網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模日趨擴(kuò)大、結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜、運(yùn)行方式日趨繁瑣,導(dǎo)致電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題日趨明顯;大量非線性和非對(duì)稱負(fù)荷接入電網(wǎng),導(dǎo)致電能質(zhì)量下降,使電力系統(tǒng)不能為對(duì)電能質(zhì)量敏感的負(fù)荷提供高品質(zhì)供電;21世紀(jì)初學(xué)者提出了“智能電網(wǎng)”的概念,作為“智能電網(wǎng)”的重要組成部分,交/直流微網(wǎng)的智能化運(yùn)行方式和靈活電網(wǎng)結(jié)構(gòu)成為研究熱點(diǎn),其需要

2、靈活的交直流變換的電力接口。傳統(tǒng)電力設(shè)備尤其是傳統(tǒng)電力變壓器的智能控制手段和交直流電力接口功能非常有限,不能改善系統(tǒng)穩(wěn)定性問題,不能解決電能品質(zhì)問題,不能提供智能控制,不能提供靈活交直流電力接口功能。電子電力變壓器是一種基于電力電子變流技術(shù)的新型電力變壓器,不僅可以完成傳統(tǒng)電力變壓器的功能,還具有完全的可控性、并能提供多種電能形式,所以電子電力變壓器具備解決未來(lái)電網(wǎng)面臨的諸多問題的能力。本文從電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)應(yīng)用需求和高壓大功率工

3、程樣機(jī)等三個(gè)主要方面,詳細(xì)介紹了電子電力變壓器的建模、分析、仿真、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
　　本文首先分析了適合應(yīng)用于電力系統(tǒng)的高壓大功率領(lǐng)域的電子電力變壓器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?；诖穗娏﹄娮幼儞Q器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),本文建立了電子電力變壓器內(nèi)部參數(shù)結(jié)構(gòu)模型,詳細(xì)分析了其內(nèi)部電氣參數(shù)的計(jì)算方法并給出計(jì)算公式,該計(jì)算公式描述了電子電力變壓器目標(biāo)參數(shù)(原副方直流電壓紋波和中頻變壓器繞組電流)與原副方交流電壓和電流相位的關(guān)系,最后通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

4、該模型和計(jì)算方法的正確性?；诖四Ｐ图捌浞治?本文提出了電子電力變壓器硬件設(shè)計(jì)原則與流程,各個(gè)元件必須按照其電壓和電流可能出現(xiàn)的最大值設(shè)計(jì)。根據(jù)電子電力變壓器目標(biāo)參數(shù)與原副方交流電壓和電流相位的變化規(guī)律,本文提出了原副方交流電壓和電流相位優(yōu)化控制策略,該控制策略可以顯著抑制電子電力變壓器主要元件的紋波電壓和最大電流,進(jìn)而減小裝置體積、降低設(shè)計(jì)成本。
　　電子電力變壓器具有較強(qiáng)的諧波抑制能力,原副方交流電壓和電流的諧波不能相互影響;

5、通過多電平技術(shù)、并聯(lián)控制技術(shù)和開關(guān)時(shí)刻優(yōu)化控制技術(shù),可以顯著抑制電子電力變壓器自身產(chǎn)生的諧波。在開關(guān)時(shí)刻優(yōu)化控制的基礎(chǔ)上,本文提出優(yōu)化調(diào)整直流電壓的控制方法,更進(jìn)一步抑制電子電力變壓器交流側(cè)諧波。最后通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證優(yōu)化調(diào)整直流電壓控制方法的諧波抑制效果。
　　針對(duì)級(jí)聯(lián)多電平電子電力變壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在解決電力系統(tǒng)三相不對(duì)稱問題和靈活的并網(wǎng)接口問題的不足,本文提出并分析了基于模塊化多電平換流器(MMC)結(jié)構(gòu)的自平衡電子電力變壓器(M

6、MC-AEPT)。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以有效地隔離副方三相負(fù)荷不對(duì)稱對(duì)原方三相電流的影響,并有效地隔離原方三相電源不平衡對(duì)三相負(fù)荷的影響。同時(shí),MMC-AEPT可以提供高壓直流母線和低壓直流母線,提供靈活智能的電力網(wǎng)絡(luò)接口,為交/直流微網(wǎng)等新型電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和智能運(yùn)行方式提供核心的電力設(shè)備。
　　最后,本文詳細(xì)介紹了10kV/400V0.5MVA電子電力變壓器的研制,詳細(xì)介紹電子電力變壓器關(guān)鍵環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)原則;同時(shí)詳細(xì)介紹其主要元件的測(cè)