未来海上直流型风电场单双极性转换接口dc-dc变换器的研究

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1、申请上海交通大学硕士学位论文未来海上直流型风电场单双极性转换接口DC-DC变换器的研究硕士研究生：黄震学号：1120319033导师：朱淼特别研究员申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电子信息与电气工程答辩日期：2015年2月授予学位单位：上海交通大学*该论文工作得到国家自然科学基金资助（项目批准号：51477102）与上海市自然科学基金资助（项目批准号：13ZR1422800）DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterRESEARCHONUNIPOLAR-TO-BIPOLARINTER

2、FACEDC-DCCONVERTERFORFUTUREDC-BASEDOFFSHOREWINDFARMSCandidate：HuangZhenStudentID:1120319033Supervisor：ResearchProfessorZhuMiaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringMajor：ElectricalEngineeringSchoolofElectronicInformationAffiliation：andElectricalEngineeringDateofDefence：2015.02Degree-Conferr

3、ing-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity*TheworkissponsoredbyNationalNaturalScienceFoundation(51477102)andShanghaiNaturalScienceFoundation(13ZR1422800).上海交通大学硕士学位论文未来海上直流型风电场单双极性转换接口DC-DC变换器的研究摘要随着全社会经济的迅猛发展，积极开发清洁的可再生能源，提高新能源的利用比率与利用效率受到了高度重视。海上风电场具有风资源优良，对环境影响小的优势，直流电网概念的提出为未来海上直流型风电场的应用奠定了基础

4、。针对直流电网的双极接线，本文确定了直流型风电场单双极性转换接口DC-DC变换器的总体结构，重点分析可能存在的拓扑结构和控制策略。本文首先对隔离式双向全桥DC-DC（DAB）变换器进行了理论分析和信号建模。详细分析了DAB变换器的工作模态，得出该变换器的功率传输公式。建立了该变换器的平均模型和小信号模型，设计了单双极性转换DAB变换器的电压闭环控制策略。本文介绍了适合高压大功率的双向DC-DC变换器技术，包括高压串联阀技术、串并联组合系统以及模块化多电平技术。对模块化多电平技术进行了原理分析，介绍了其各类子模块的构成和特点，研究了模块化多电平技术中的两大重点：电压均衡和环流抑制的原理和方

5、法。，在Simulink中对单双极性转换的DAB变换器和MMC变换器分别进行了电压控制的仿真。在理论分析的基础上，完成了两台单双极性转换DC-DC变换器样机的研制，进行了变换器主参数的设计和样机电气原理图的设计。基于所设计的实验样机，建立了直流型风场单双极性转换的等效实验平台。研究结果表明了，单双极性转换DC-DC变换器在不同工况下都可I上海交通大学硕士学位论文以有效控制风场侧电压。关键词：单双极性转换，隔离式双向全桥DC-DC变换器，变换器建模，模块化多电平，电压控制II上海交通大学硕士学位论文RESEARCHONUNIPOLAR-TO-BIPOLARINTERFACEDC-DCCON

6、VERTERFORFUTUREDC-BASEDOFFSHOREWINDFARMSABSTRACTWiththerapideconomicdevelopmentofthewholesociety,activelydevelopingclean,renewableenergyandimprovingtheutilizationandefficiencyofnewenergyhasbeenhighlyvalued.Offshorewindfarmhasexcellentwindresourcesandlessimpactontheenvironment.TheconceptoftheDCgri

7、dprovidesthebasisforfutureapplicationsDC-basedoffshorewindfarm.Torealizethebipolarline,thepaperdeterminesanoverallstructureofunipolar-to-bipolarDC-DCinterfaceconverterinDC-basedwindfarm.Thisthesisfocusedontheinterfacec