固態(tài)變壓器在智能電網中的應用研究.pdf

1、固態(tài)變壓器(SST)是一種新型智能電能變換設備，與傳統(tǒng)電力變壓器相比，固態(tài)變壓器融合了電力電子變換技術，采用高頻隔離的中間直流環(huán)節(jié)，可實現原邊和副邊的靈活控制。其突出的特點在于輸入電流、輸出電壓可調，功率因數可控。由于具備以上優(yōu)點，將固態(tài)變壓器用于電力系統(tǒng)可提高系統(tǒng)可控性，并可改善電能質量，便于新能源發(fā)電并網，將推動智能電網建設和發(fā)展。
　　本文首先介紹了固態(tài)變壓器發(fā)展過程中的幾種典型拓撲結構及其控制方式，對其各自的優(yōu)缺點進行了比

2、較。然后分析了一種具備直流環(huán)節(jié)的級聯(lián)式三級結構，即擁有輸入級、隔離級和輸出級的固態(tài)變壓器。以此為基礎展開研究，針對其核心環(huán)節(jié)(VSC)進行了建模和分析，并結合各環(huán)節(jié)的控制目標制定了相應的控制策略。輸入級采用電壓外環(huán)、電流內環(huán)的雙環(huán)解耦控制策略，隔離級采用開環(huán)控制，輸出級采用具備電壓前饋補償的電壓電流雙環(huán)控制。針對不同的控制要求，可選擇靈活的控制方法和調制手段，文中主要采用基于電機學中Park變換理念和空間矢量調制(SVPWM)調制方法對

3、固態(tài)變壓器的變流器環(huán)節(jié)進行控制。隨后基于固態(tài)變壓器的優(yōu)良特性，對其在新能源微網中的應用進行了探索，介紹了FREEDM智能微網的概念和系統(tǒng)構成，并闡述了SST在網絡中的配置模式。針對光伏和風電兩個典型新能源發(fā)電領域，分析了固態(tài)變壓器的優(yōu)勢和應用價值。
　　利用Matlab/Simulink中的電力系統(tǒng)仿真工具箱對SST各個環(huán)節(jié)按照設計的參數和給定的控制策略搭建仿真模型，并對控制器的設計進行了參數優(yōu)化選擇，通過仿真結果驗證了各環(huán)節(jié)控制

4、策略的合理性，顯示固態(tài)變壓器具備一定的無功補償功能，輸入級的控制保證了網側電壓電流在負載變動時具備良好的跟隨特性，并可實現輸入單位功率因數，直流側輸出電壓恒定;隔離級在變比一定的情況下，開環(huán)控制即可滿足輸出電壓穩(wěn)定的要求;輸出級的控制則保證了在負載變動時，輸出三相電壓恒定且對稱。在電力系統(tǒng)出現非正常運行狀態(tài)時，具備直流環(huán)節(jié)的級聯(lián)式固態(tài)變壓器可有效改善供電狀況，既能實現負載波動下的輸入側電流波形正弦要求和保持輸出電壓穩(wěn)定，又能有效隔離原邊