基于级联H桥多电平变流器的电力电子变压器研究

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1、摘要变压器是电力系统的重要组成部分，传统的电力变压器有体积大、笨重、空载损耗高、易产生谐波、不能隔离故障、绝缘油造成环境污染、需要配套的保护设备进行保护等缺点。电力电子变压器的出现，有望解决这些问题。本文首先分析了各种电力电子变压器的主电路方案的特点，根据各自的适用范围，选取基于级联H桥多电平变流器的结构进行了深入研究。它采用输入级串联，中间级高频变压器电磁隔离，输出级并联的结构，特别适合高电压场合。然后对输入级的控制方法进行了探讨，分别采取无源控制与内环为滞环的双闭环控制进行研究，并针对双闭环电流谐波较多的不足，提出了改善的途

2、径。用Matlab／Simulim(软件进行了建模与仿真，通过波形分析对两种方法进行了验证与对比，得出双闭环方法更优结论。最后指出了中间级输出均流问题与输出负载不平衡问题，分别采取了内环主从均流方法，与三相四桥臂逆变器结构解决。关键词电力电子变压器，级联H桥，无源，滞环，均流ABSTRACTTransfonners2ureimporcantpartsoftheelectricalpowersystems．T}aditiontr{msfo册ersareheaVyandbulb，，easytogenerateha册onics，un￡

3、lbletois01atefIaultsources，needSupportingprotectiondevicesandelectricaloilcouldpollutemeenVironment．The印pearanceofpowerelectrDnic饥msfo胁ermaybringthesetoanend．ThefeamresofeVe拶maincircuitschemesareanalysedinmispaper．Accordingtotheiro、vnrangeof印plication，stnlcturebasedo

4、nCascadedH-bridgemultilevelconverterischosentobedeeplystudied．Itis协seriesatinputandmparallelatoutputend，andwithahigh一仔equencytransfonnertoisolateelerticandmagneticandit'sespeciallyfitforhi曲Voltageoccasions．Thecomrolmethodsforinputstagearediscussedmen．Passivi锣basedcon

5、trolanddouble-loopwihimlerhysteresisloopcon仃olmethodisstudiedrespectiVely．Thelatterhas￡hwbackofcu口entha册onicssoseVeralwaysareproposedtoimproVecurrentquali研ModelingandSimulationaredonewithMatlab／Simulmk．ThesetwomethodsareValidatedandcontrastViawaVefomanalysis．Thelatte

6、rareprovedt0beabettermethod．Inmeend，intermediatestagecurrent-sharingproblemandoutputstagesupplyingunbalanceloadproblemarepointoutandsolvedwithiruler100pmaster-slaVecurrent-sh撕ngmethodandf．o*leg恤ee-phaseinverterstn】cture．KEYWoRDSpoⅥ伧relecn．0nictransf．onner'cascadedH—b

7、ridge，passiVi吼hysteresis，current-shauringlV目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．iABSTRACT⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．iii第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1课题的背景及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．2国内外研究现状与水平⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．3电力电子变压器的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

8、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．31．4功率因数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31．5本论文的研究内容与章节安排⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4第二章电力电子变压器的拓扑结构及工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．62．1电力电子变压器主