模块级联型固态变压器及其控制策略的研究

固态变压器又称电力电子变压器,是一种通过电力电子变换技术实现电力系统中的电压变换和能量传递的新型变压器。它将电力电子的器件和变流技术与高频变压器相结合,实现传统电力变压器电压等级转换、隔离的功能。与常规变压器相比,固态变压器具有器件体积小、重量轻的特点；同时,通过先进的控制技术,它还可以实现对原边电流、副边电压以及功率的灵活控制,抑制来自用户侧的无功电流和谐波,降低电网电压跌落和频率变化对用户端的影响；并能提供低压直流母线和网络接口,可以提供直流供电,整合各种分布式电源,连接储能装置,实现电网中功率潮流的统一协调分配,提高整个电力系统的性能和可靠性。 模块级联型固态变压器是通过采用对多个低压模块进行串并联组合的方式,来提高其电压和容量的等级,降低每个模块的电压电流应力,同时用多电平方法可以提高交流侧SPWM波的正弦度,有效减小了滤波器和整机的体积。但是各个模块的均压、均功率问题难以实现,电压和功率的不平衡使系统在电网电压波动和负载变化的情况下容易出现故障。 本文分析了模块级联型固态变压器电路拓扑的工作原理,进行了建模并设计了电路参数,并搭建了实验平台。本文研究采用一种基于整流级共同占空比控制与DAB输入、输出电压跟随控制相结合的控制策略进行控制,并对这种控制方法进行了改进,不仅有效解决了固态变压器各模块之间均压、均功率问题,还提高了系统的响应速度。并最后通过理论分析、仿真与实验对两种控制方法进行了比较,验证了其可行性与可靠性。