交直流混合微电网中隔离型双向AC/DC变换器控制策略研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong581
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
由于微网系统中直流型分布式电源和负荷的比例不断提升,交直流混合微电网成为目前微网主要存在形式。双向AC/DC变换器作为交直流混合微网中的重要电力设备,承载着系统中能量稳定传输的任务。含高频变压器结构的双向AC/DC变换器在实现电气隔离的同时具备软开关实现简单、运行可靠性高等优点,被广泛应用在交直流混合微电网中。针对该拓扑,传统的两级功率变换控制方式,使开关管电流应力较高,且控制变量非线性度严重,控制较复杂。因此,如何保证变换器功率双向传输的同时降低开关管电流应力和控制的复杂度,是目前亟需解决的问题。本文基于含高频变压器的双向AC/DC变换器结构,通过结合移相控制和变频控制方法,提出一种可实现前级双有源桥(dual active bridge,DAB)开关管电流应力最小的虚拟频率控制策略。主要完成以下研究工作:首先,研究混合微电网中隔离型双向AC/DC变换器的并网运行控制方式。针对变换器前级的双有源全桥结构,详细分析了单移相(single phase shift,SPS)、扩展移相(extended phase shift,EPS)和三重移相(triple phase shift,TPS)控制方式,计算了不同控制方式下的功率传输特性,最终选择了自由度更高的TPS作为变换器优化控制方式,并分析了开关管零电压导通条件。针对变换器后级单相和三相全桥结构建立了详细的数学模型,为后续研究单相和三相AC/DC变换器控制策略奠定基础。其次,针对两级控制方式下的隔离型双向AC/DC变换器存在控制环节难以设计、含大体积电解电容的特点,以及传统移相控制导致的开关管电流应力大、控制非线性等缺点,本文设计了一种适用于单级功率控制的最小化电流应力算法,并提出一种虚拟频率控制。该控制策略在满足变换器单级功率传输的同时实现了相移量对输出功率的线性控制,并有效减小了电流应力,由于省去了中间直流母线环节,因此无需大体积电解电容,有利于提高设备整体的功率密度。针对双向AC/DC变换器前级DAB提出一种最小电流应力下的虚拟频率控制策略,单相变换器后级使用同步逆变控制,根据三相变换器后级三相全桥功率传输特性提出一种33%PWM调制策略,将高频开关损耗降低为传统PWM控制的1/3。再次,基于MATLAB/Simulink仿真软件,分别搭建单相、三相AC/DC变换器两种拓扑结构在最小电流应力约束下虚拟频率控制策略的仿真模型。对比双向AC/DC变换器前级双有源全桥采用传统单移相控制、后级三相全桥采用传统PWM控制策略的典型电压电流波形,验证所提控制策略的可行性。最后,基于TMS320F28335芯片搭建双向AC/DC变换器硬件电路,实验样机采用最小电流应力约束下的虚拟频率控制策略,实验结果表明当功率双向传输时,所提控制策略能有效地减小开关管的电流应力,再次验证了所提控制策略的优越性。
其他文献
循环流化床锅炉各个部件内的气固流动和传热是典型的非线性、非平衡动态过程,呈现出复杂的多尺度特性,即以单个颗粒为代表的微尺度、颗粒聚团代表的介尺度结构以及锅炉整体代表的宏尺度。微尺度的颗粒和气体之间的相互作用以及颗粒和颗粒之间的碰撞反映到介尺度上会形成颗粒聚团,进而决定宏尺度的气固流动特性。因此,对于循环流化床锅炉这种具有复杂多尺度结构的研究,需要相应地采用多尺度的求解分析方法。本论文基于CPFD方
学位
煤炭资源的高效清洁利用是“双碳”背景下我国能源产业发展的重要方向,煤气化技术是其核心技术之一。煤气化产生的高温合成气含有大量显热,辐射废锅工艺是实现合成气显热回收的主要手段,高温合成气携带熔渣进入废锅后,部分熔渣颗粒会粘附于水冷壁形成灰渣沉积,容易发生结渣堵渣现象甚至机组停车,因此,掌握辐射废锅内的复杂流动换热特性及灰渣沉积规律对废锅结构的优化设计和安全运行至关重要。基于此,本文开展了煤气化辐射废
学位
在经济与绿色的环境背景下,炼钢过程如转炉,电炉,精炼钢包中,废钢的用量有所增加,但关于废钢在以上容器内的运动规律与熔化关系的研究却较为缺乏。而对于合金块则有较多关于运动规律的研究,但主要集中在数值模拟的方式,难以对多种密度,大体积合金块的运动熔化过程得出较好的结果。所以金属物质在冶金气体搅拌反应器内运动与熔化规律同时结合(动态熔化)的过程难以通过高温实验与数值模拟全面反映。本文通过水模型实验,基于
学位
循环流化床(CFB)锅炉属于中温燃烧和分级燃烧,因此具备NOx排放量低的天然优势,当燃用某些煤种时炉膛出口NOx可以实现原始超低排放,即≤50 mg/Nm~3。CFB锅炉采用选择性非催化还原(SNCR)法进行脱硝,脱硝喷枪布置于旋风分离器入口水平烟道处,在高负荷下具有较高的脱硝效率,能够满足NOx排放控制要求。但随着CFB机组频繁参与电网调峰,机组在中低负荷运行成为常态,分离器入口烟温低于800℃
学位
高熵合金自2004年问世以来,受到了人们的广泛关注。与传统合金不同,高熵合金由多种组分构成固溶体,决定了其种类的多样性以及性能的可调控性,使其拥有了优异的硬度、强度、耐腐蚀性、热稳定性等。这些优异的性能使其有成为下一代结构/功能材料的潜力。钴基高熵合金包括钴基耐磨损合金和钴基耐高温合金等。鉴于钴基合金成本较高,其研究少于镍基合金、钢等合金,然而在某些高精尖领域对合金的性能要求远远大于对其成本的考虑
学位
汞污染具有持久性、富集性和全球迁移性等特点,对水、陆生态环境产生了巨大的危害,已受到国际社会的广泛关注。燃煤电站作为我国主要的人为汞排放源,在未来势必会受到更严格的管控。控制燃煤电站汞污染物最具发展潜力的技术是与现有烟气净化装置联用的吸附剂喷射法,在燃煤电站锅炉尾部烟道注入吸附剂,达到控制气态汞排放的目的。目前使用的活性炭吸附剂存在制备成本高昂、吸附温度域窄、回收困难等问题,因此需要开发更具潜力的
学位
随着我国经济社会的高速发展,污泥和煤泥的产量快速增长。如何实现污泥、煤泥的清洁高效利用,已经成为急切需要解决的问题。污泥挥发分含量高,煤泥固定碳含量高,污泥和煤泥混合燃烧对于实现污泥和煤泥的减量化、稳定化、无害化、资源化处理具有重大现实意义。本论文以污泥和煤泥为研究对象,采用热重质谱联用分析仪和自行建立的固定床燃烧系统对燃料的燃烧特性和动力学特性进行研究。在此基础上,研究了污泥、煤泥及其混合燃料燃
学位
我国工业化的迅速发展促进了国家经济和人民生活水平的提高,同时也带来了严重的环境污染。有机溶剂被广泛应用于各种工业领域,但其有毒且易挥发,开发性质优良、绿色无污染的可替代溶剂成为了人们的关注热点之一。低共熔溶剂(DES)是一种类离子液体的绿色溶剂,具有低饱和蒸汽压、低熔点、无毒、可降解以及价格廉价等优势,被认为是传统有机溶剂的替代品。由于DES优良的化学性质,在酸性气体吸收、天然气提纯、生物柴油提纯
学位
生物质能是仅次于煤炭、石油、天然气之后的第四大能源,它不仅具有可再生的特点,还可以实现二氧化碳的近零排放。目前,生物质应用最简便的技术是将其直接燃烧转换为热能后进行利用。相比煤、石油、天然气等化石燃料,生物质燃料中的水分及氢元素含量较高,故而燃烧后的烟气中水蒸气含量较高,这部分水蒸气所携带的潜热具有很高的回收利用价值。采用直接接触喷淋式换热器将排烟温度降到露点以下,达到余热回收与节水的目的。本文针
学位
随着全球能源行业降碳增效、绿色转型进程的加快,亟需构建多能互补、清洁替代的一体化能源体系。电-气综合能源系统以电力系统为核心,通过电能和天然气的互补互济、协调优化以促进新型电力系统中风光等可再生能源的消纳,在保证能源供应可靠性、满足能源需求多样性的同时秉承能源发展的可持续性原则,助力能源行业高质量发展。随着近年来天然气需求量的强劲增长,气源侧的供气压力持续上升,多气源互保互供已成为缓解供气压力的重
学位