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1、固態(tài)變壓器(SST)是一種新型智能電能變換設(shè)備,與傳統(tǒng)電力變壓器相比,固態(tài)變壓器融合了電力電子變換技術(shù),采用高頻隔離的中間直流環(huán)節(jié),可實(shí)現(xiàn)原邊和副邊的靈活控制。其突出的特點(diǎn)在于輸入電流、輸出電壓可調(diào),功率因數(shù)可控。由于具備以上優(yōu)點(diǎn),將固態(tài)變壓器用于電力系統(tǒng)可提高系統(tǒng)可控性,并可改善電能質(zhì)量,便于新能源發(fā)電并網(wǎng),將推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展。
本文首先介紹了固態(tài)變壓器發(fā)展過程中的幾種典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制方式,對(duì)其各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比
2、較。然后分析了一種具備直流環(huán)節(jié)的級(jí)聯(lián)式三級(jí)結(jié)構(gòu),即擁有輸入級(jí)、隔離級(jí)和輸出級(jí)的固態(tài)變壓器。以此為基礎(chǔ)展開研究,針對(duì)其核心環(huán)節(jié)(VSC)進(jìn)行了建模和分析,并結(jié)合各環(huán)節(jié)的控制目標(biāo)制定了相應(yīng)的控制策略。輸入級(jí)采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)解耦控制策略,隔離級(jí)采用開環(huán)控制,輸出級(jí)采用具備電壓前饋補(bǔ)償?shù)碾妷弘娏麟p環(huán)控制。針對(duì)不同的控制要求,可選擇靈活的控制方法和調(diào)制手段,文中主要采用基于電機(jī)學(xué)中Park變換理念和空間矢量調(diào)制(SVPWM)調(diào)制方法對(duì)
3、固態(tài)變壓器的變流器環(huán)節(jié)進(jìn)行控制。隨后基于固態(tài)變壓器的優(yōu)良特性,對(duì)其在新能源微網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了探索,介紹了FREEDM智能微網(wǎng)的概念和系統(tǒng)構(gòu)成,并闡述了SST在網(wǎng)絡(luò)中的配置模式。針對(duì)光伏和風(fēng)電兩個(gè)典型新能源發(fā)電領(lǐng)域,分析了固態(tài)變壓器的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用價(jià)值。
利用Matlab/Simulink中的電力系統(tǒng)仿真工具箱對(duì)SST各個(gè)環(huán)節(jié)按照設(shè)計(jì)的參數(shù)和給定的控制策略搭建仿真模型,并對(duì)控制器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化選擇,通過仿真結(jié)果驗(yàn)證了各環(huán)節(jié)控制
4、策略的合理性,顯示固態(tài)變壓器具備一定的無功補(bǔ)償功能,輸入級(jí)的控制保證了網(wǎng)側(cè)電壓電流在負(fù)載變動(dòng)時(shí)具備良好的跟隨特性,并可實(shí)現(xiàn)輸入單位功率因數(shù),直流側(cè)輸出電壓恒定;隔離級(jí)在變比一定的情況下,開環(huán)控制即可滿足輸出電壓穩(wěn)定的要求;輸出級(jí)的控制則保證了在負(fù)載變動(dòng)時(shí),輸出三相電壓恒定且對(duì)稱。在電力系統(tǒng)出現(xiàn)非正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí),具備直流環(huán)節(jié)的級(jí)聯(lián)式固態(tài)變壓器可有效改善供電狀況,既能實(shí)現(xiàn)負(fù)載波動(dòng)下的輸入側(cè)電流波形正弦要求和保持輸出電壓穩(wěn)定,又能有效隔離原邊
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