基于高频链tsmc的交直流混合多端口变换器研究

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1、学校代码10530学号201510171769分类号TM46密级公开硕士学位论文基于高频链TSMC的交直流混合多端口变换器研究学位申请人申翠平指导教师邓文浪教授学院名称信息工程学院学科专业电气工程研究方向电力电子与电力传动二〇一八年六月六日IResearchonAC/DCHybridMulti-PortConverterBasedonHighFrequencyLinkTSMCCandidateshencuipingSupervisorProf.DengWenlangCollegeCollegeofInformationEngineeringProgramE

2、lectricalEngineeringSpecializationPowerElectronicsandPowerTransmissionDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversitythDateJune,6,2018IIIII摘要多端口变换器(Multi-portConverter，简称MPC)通过集成方式实现多个端口之间的功率传输与控制，可以作为多种能源与负载的接口，提高系统的灵活性，具有体积小、效率高、成本低等优势。在新能源混合供电系统、航天器分布式供电系统、微电网供电系统等领域都有广泛的

3、研究与应用。随着电力电子技术的不断发展，对多端口变换器在空间体积、变换效率和可靠性等方面有更高的要求。高频链双级矩阵变换器(TwoStageMatrixConverter，简称TSMC)具有转换级数少、双向功率流、正弦输入/输出波形、输入功率因数可控、变换效率高和高功率密度等优点，已经受到国内外学者的广泛关注。本文将高频链TSMC与变压器磁耦合型多端口变换器相结合，提出了一种全新的拓扑—基于高频链TSMC的多端口变换器。该拓扑利用多绕组高频变压器磁耦合来拓展多个端口，可以提供交直流混合端口，同时该拓扑继承了高频链TSMC的优点，具有广泛的应用前景与研究价值

4、。本文首先介绍了多端口变换器和高频链矩阵变换器的研究意义和现状，提出了三端口高频链TSMC拓扑结构，总结了其基本构成及特点，详细分析了高频链TSMC的双极性空间矢量调制策略以及单相H桥的移相控制策略。其次，对三端口高频链TSMC的换流策略进行研究，针对高频链TSMC漏感换流时间的插入对高频链TSMC输入电流及输出电压/电流的影响，给出了高频链TSMC输出级的优化换流策略，有效减少高频链TSMC输入电流及输出电压/电流的畸变率。然后，以直驱风电并网系统为应用背景，本文提出了一种基于三端口高频链TSMC的直驱风力发电系统，研究了其控制策略，实现了风电系统的变速

5、恒频运行、最大风能跟踪、并网有功/无功解耦控制等功能，同时使得系统具有较强的平滑并网功率与低电压穿越能力。最后，在MATLAB中搭建了基于三端口高频链TSMC的直驱风力发电系统模型，通过仿真验证了所提拓扑及调制策略和控制策略的正确性。关键词：直驱风电系统；双极性空间矢量调制；多端口变换器；高频链双级矩阵变换器；多绕组高频变压器IVAbstractMulti-portconverter(MPC)canrealizepowertransmissionandcontrolbetweenmultiportthroughanintegratedmethod，whic

6、hcanbeusedastheinterfacebetweenenergysourcesandload.Multi-portconvertercanimprovetheflexibilityofthesystem.Ithastheadvantagesofsmallsize,highefficiencyandlowcost,andhasbeenfoundmoreandmoreapplicationsinthenewenergyhybridpowersupplysystem,spacecraftpowersupplysystem,microgridpowers

7、upplysystem,etc.Withthecontinuousdevelopmentofpowerelectronics,therearehigherrequirementsformulti-portconvertersintermsofspacevolume,conversionefficiencyandreliability.Highfrequencylinktwo-stagematrixconverter(TSMC)hassomeattractivefeaturessuchaslessconversionstages,bidirectionalp

8、owerflow,sinusoidalinput/outputwa