应用于新型微网FREEDM的固态变压器研究.pdf

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1、《电气自动化》2010年第32卷第6期电力系统及其自动化PowerSystem＆Automation应用于新型微网FREEDM的固态变压器研究刘金辉张明锐金鑫(同济大学电子与信息工程学院，上海201804)摘要：FREEDM是美国北卡大学FREEDM工程研究中心提出的一个全新智能微网模型。该文将FREEDM的先进理念引入国内，对FREEDM中的核心设备——固态变压器(SST)的基本原理、拓扑结构和控制策略进行了研究，在第一代单相SST的基础上建立了一个适合我国电力系统电压等级的三相SST模型，并使用SIMULINK软件进行了仿真，验证了设计方案的

2、有效性，为FREEDM中国化奠定了基础。关键词：FREEDM固态变压器控制策略[中图分类号】TM4；TM7[文献标识码]A[文章编号】1000—3886(2010)06．0048。04ResearchOntheSolidStateTransformerAppliedinFREEDMMicrogridLiuJinhuiZhangMingruiJinXin(TongjiUniversity，Shanghai201804，China)Abstract：FREEDMisabrand—newsmartmicro—gridestablishedbytheFR

3、EEDMSystemCenteronNCStateUniversity．ThisarticleintroducestheadvancedconceptofFREEDMtoourcountry．SSTisthekeyequipmentofFREEDM．Inthispaper，thebasicprinciple，topologyandcontrolmethodofSSTareresearched．BasedonthefirstgenerationsinglephaseSST，athreephaseSSTmodelsuitablefortherated

4、parametersofpowersysteminourcountryisconstructedandsimulatedusingSIMULINK．ThesimulationwaveforiTlverifiesthecorrect-nessofthemodelandlaysafoundationfortheChineseversionofFREEDM．Keywords：FREEDMSSTcontrolstrategy0引言对于FREEDM和SST的研究尚处于初级阶段；本文率先将FREEDM的先进理念引入国内，并对其核心设备SST进行研究。为了充分

5、开发利用太阳能、风能、生物能等新能源，在用户附近实施分布式发电是保障能源安全、减少环境污染的重要途径。1固态变压器的基本原理FREEDM正是为实现这一目标而提出的。FREEDM(FutureRe．固态变压器是一种将电力电子变换技术和基于电磁感应原理newableElectricEnergyDeliveryandManagement)是未来可再生电的高频电能变换技术相结合，实现将一种电力特征的电能转变为能传输和管理网络的简称，是由美国北卡州立大学提出的新型智另一种电力特征的电能的静止电气设备，又称电力电子变压器。所能微型电网模型，目前正在兴建试验性

6、电网。它由美国国家科学谓电力特征，包括电压(或电流)的幅值、相位、频率和波形等)。基金会于2008年起开始资助，每年仅官方资助经费即高达1800SST的基本原理为在原方将工频信号通过电力电子电路转化为高万美元，此外还联合了其它若干著名大学和跨国企业⋯。频信号，即升频，然后通过中间高频隔离变压器耦合到副方，再还FREEDM做为～个革命性的绿色电力网络，它基于高带宽数原成工频信号，即降频；并通过采用适当的控制策略来控制电力电字通信、分布式控制和电力电子器件。在系统中，很多传统的机械子装置的工作，从而将一种频率、电压、波形的电能变换为另一种电磁式设备都

7、将由新型电力电子设备所代替。其中，传统电力变频率、电压、波形的电能l51。在结构上，SST包含两个基本部分：电压器将由新型的固态变压器(SolidStateTransformer，简称SST)代力电子变换器和高频变压器，如图1所示。替。SST通过电力电子变换技术实现电力系统中的电压变换和能由于SST内中间隔离高频变压器的体积取决于铁芯材质的饱量传递。与传统变压器相比，它具有体积小、重量轻、空载损耗小、和磁通密度以及铁芯和绕组的最大允许温升，而饱和磁通密度与不需要绝缘油等优点I2J，不仅有变换电压、传递能量的作用，而且工作频率成反比，这样提高其工作

8、频率就可提高铁芯的利用率，从兼具限制故障电流、无功功率补偿、改善电能质量以及为各种设而大幅减小变压器的体积并提高其整体效率。例如：传统的