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   電力電子變壓器并聯(lián)運(yùn)行動(dòng)態(tài)的Matlab仿真

類型：
【軟件】 上傳： 2013-1-22 14:10:03 大�。� 1111KB
說明： 引 言 　　電力電子變壓器PET(Power-Electronic Transformer)作為一種新型的電力變壓器，得到了國內(nèi)外研究人員越來越多的關(guān)注。它是一種含有電力電子變換器且通過高頻變壓器實(shí)現(xiàn)磁耦合的變電裝置。PET在完成常規(guī)的變壓、隔離和傳遞能量的同時(shí)，還可起到電能質(zhì)量控制器的作用，是一種多功能的新型變壓器。將其用于配電系統(tǒng)既可實(shí)現(xiàn)降壓又可保證電能質(zhì)量。 　　2 PET并聯(lián)運(yùn)行控制原理 　　兩臺(tái)或數(shù)臺(tái)PET并聯(lián)運(yùn)行是提高系統(tǒng)可靠性和擴(kuò)大容量的一種有效途徑，有關(guān)PET并聯(lián)運(yùn)行的研究尚不夠深入。PET副邊逆變器與US的逆變器工作原理一致，而多臺(tái)UPS的并聯(lián)運(yùn)行方面的成果比較豐富[5-7],在研究PET的并聯(lián)問題時(shí)可以借鑒。 　　目前提出的PET并聯(lián)控制方法主要有：集中控制方式、主從控制方式、分布邏輯控制方式和無互連線控制方式[2]。本文主要針對(duì)兩臺(tái)無互連線的PET的并聯(lián)運(yùn)行問題進(jìn)行研究。圖2是兩臺(tái)PET并聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其原方接于同一公共母線。 　　 　　為了避免并聯(lián)變壓器出現(xiàn)環(huán)流，各臺(tái)PET的二次側(cè)電壓的頻率、幅值、相位必須保持一致；為實(shí)現(xiàn)并聯(lián)變壓器之間有功負(fù)荷和無功負(fù)荷的穩(wěn)定分配，各臺(tái)PET應(yīng)具有有功調(diào)差特性和無功調(diào)差特性。具有調(diào)差特性的PET副邊逆變器控制結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。 　　 　　PET二次側(cè)電壓的頻率、幅值和相位取決于逆變器的PWM脈沖的正弦調(diào)制信號(hào)，正弦調(diào)制信號(hào)的特征與頻率給定值f0、相位給定值ρ0和幅值給定值有關(guān)。取f0=50Hz以保證額定頻率。ρ0對(duì)應(yīng)于有功負(fù)荷P0時(shí)的電壓初相角(一般取為0，引入有功補(bǔ)償系數(shù)Kp0)，則可形成有功調(diào)差特性 　　ρ=ρ0-KpP(1) 　　U0對(duì)應(yīng)于無功負(fù)荷Q=0時(shí)的電壓幅值，引入無功補(bǔ)償系數(shù)KQ0，則可形成無功調(diào)差特性 　　U=U0-KQQ(2) 　　對(duì)并聯(lián)運(yùn)行的各PET，ρ0和U0的值應(yīng)相同，由于引入有功和無功補(bǔ)償，當(dāng)負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，并聯(lián)運(yùn)行的各PET將自動(dòng)調(diào)節(jié)其輸出電壓的相位角和幅值，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)變壓器間的功率穩(wěn)定分配；為按變壓器容量大小合理分配負(fù)荷，各PET以自身容量為基準(zhǔn)的Kp和KQ的標(biāo)幺值應(yīng)該相等，一般取0.01～0.05。 　　采用頻率調(diào)差特性進(jìn)行并聯(lián)PET以及逆變電源的有功功率分配。顯然，在這種控制方式下，不同負(fù)荷時(shí)供電頻率不能保持為50Hz；而若為了保證頻率質(zhì)量，頻率調(diào)差系數(shù)取值必須很小，這又不利于穩(wěn)定分配并聯(lián)PET間的有功負(fù)載。與其不同，本文采用的初相角調(diào)差特性，即可保持恒頻供電，又可根據(jù)需要選合理的調(diào)差系數(shù)，實(shí)現(xiàn)有功負(fù)荷的穩(wěn)定合理分配。參與并聯(lián)的各PET的輸出電壓頻率必須都等于50Hz才能保證正常運(yùn)行。在圖3 中，由于對(duì)頻率采用閉環(huán)PI控制，可以做到這一點(diǎn)。 　　本文利用Matlab6.5/Simulink搭建了仿真模型，對(duì)兩臺(tái)同參數(shù)PET的并聯(lián)運(yùn)行進(jìn)行了仿真。系統(tǒng)主要參數(shù)為：PET額定容量10kVA，額定電壓240/110V；PET2額定容量10kVA，額定電壓240/110V系統(tǒng)頻率50Hz，高頻變壓器頻率1000Hz，IGBT開關(guān)頻率 9000Hz；KP、KQ硒均取標(biāo)幺值0.01，頻率給定值f0取50Hz，相位給定值ρ0取0，幅值給定值U0取標(biāo)幺值為1.0。 　　3.1 兩臺(tái)PET同時(shí)投入并聯(lián)運(yùn)行(情況1) 　　1.0s時(shí)，兩臺(tái)PET在低壓側(cè)由空載投入并聯(lián)運(yùn)行，承擔(dān)功率因數(shù)為0.8的綜合性負(fù)載。有關(guān)變量波形如圖4-圖6所示。由圖可以看出，兩臺(tái)PET對(duì)應(yīng)變量的波形一致。并聯(lián)運(yùn)行后所承擔(dān)的負(fù)載電流相等，實(shí)現(xiàn)了均流控制以及有功、無功負(fù)荷的穩(wěn)定分配，且頻率保持恒定值不變。 引 言 　　電力電子變壓器PET(Power-Electronic Transformer)作為一種新型的電力變壓器，得到了國內(nèi)外研究人員越來越多的關(guān)注。它是一種含有電力電子變換器且通過高頻變壓器實(shí)現(xiàn)磁耦合的變電裝置。PET在完成常規(guī)的變壓、隔離和傳遞能量的同時(shí)，還可起到電能質(zhì)量控制器的作用，是一種多功能的新型變壓器。將其用于配電系統(tǒng)既可實(shí)現(xiàn)降壓又可保證電能質(zhì)量。 　　2 PET并聯(lián)運(yùn)行控制原理 　　兩臺(tái)或數(shù)臺(tái)PET并聯(lián)運(yùn)行是提高系統(tǒng)可靠性和擴(kuò)大容量的一種有效途徑，有關(guān)PET并聯(lián)運(yùn)行的研究尚不夠深入。PET副邊逆變器與US的逆變器工作原理一致，而多臺(tái)UPS的并聯(lián)運(yùn)行方面的成果比較豐富[5-7],在研究PET的并聯(lián)問題時(shí)可以借鑒。 　　目前提出的PET并聯(lián)控制方法主要有：集中控制方式、主從控制方式、分布邏輯控制方式和無互連線控制方式[2]。本文主要針對(duì)兩臺(tái)無互連線的PET的并聯(lián)運(yùn)行問題進(jìn)行研究。圖2是兩臺(tái)PET并聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其原方接于同一公共母線。 　　 　　為了避免并聯(lián)變壓器出現(xiàn)環(huán)流，各臺(tái)PET的二次側(cè)電壓的頻率、幅值、相位必須保持一致；為實(shí)現(xiàn)并聯(lián)變壓器之間有功負(fù)荷和無功負(fù)荷的穩(wěn)定分配，各臺(tái)PET應(yīng)具有有功調(diào)差特性和無功調(diào)差特性。具有調(diào)差特性的PET副邊逆變器控制結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。 　　 　　PET二次側(cè)電壓的頻率、幅值和相位取決于逆變器的PWM脈沖的正弦調(diào)制信號(hào)，正弦調(diào)制信號(hào)的特征與頻率給定值f0、相位給定值ρ0和幅值給定值有關(guān)。取f0=50Hz以保證額定頻率。ρ0對(duì)應(yīng)于有功負(fù)荷P0時(shí)的電壓初相角(一般取為0，引入有功補(bǔ)償系數(shù)Kp0)，則可形成有功調(diào)差特性 　　ρ=ρ0-KpP(1) 　　U0對(duì)應(yīng)于無功負(fù)荷Q=0時(shí)的電壓幅值，引入無功補(bǔ)償系數(shù)KQ0，則可形成無功調(diào)差特性 　　U=U0-KQQ(2) 　　對(duì)并聯(lián)運(yùn)行的各PET，ρ0和U0的值應(yīng)相同，由于引入有功和無功補(bǔ)償，當(dāng)負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，并聯(lián)運(yùn)行的各PET將自動(dòng)調(diào)節(jié)其輸出電壓的相位角和幅值，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)變壓器間的功率穩(wěn)定分配；為按變壓器容量大小合理分配負(fù)荷，各PET以自身容量為基準(zhǔn)的Kp和KQ的標(biāo)幺值應(yīng)該相等，一般取0.01～0.05。 　　采用頻率調(diào)差特性進(jìn)行并聯(lián)PET以及逆變電源的有功功率分配。顯然，在這種控制方式下，不同負(fù)荷時(shí)供電頻率不能保持為50Hz；而若為了保證頻率質(zhì)量，頻率調(diào)差系數(shù)取值必須很小，這又不利于穩(wěn)定分配并聯(lián)PET間的有功負(fù)載。與其不同，本文采用的初相角調(diào)差特性，即可保持恒頻供電，又可根據(jù)需要選合理的調(diào)差系數(shù)，實(shí)現(xiàn)有功負(fù)荷的穩(wěn)定合理分配。參與并聯(lián)的各PET的輸出電壓頻率必須都等于50Hz才能保證正常運(yùn)行。在圖3 中，由于對(duì)頻率采用閉環(huán)PI控制，可以做到這一點(diǎn)。 　　本文利用Matlab6.5/Simulink搭建了仿真模型，對(duì)兩臺(tái)同參數(shù)PET的并聯(lián)運(yùn)行進(jìn)行了仿真。系統(tǒng)主要參數(shù)為：PET額定容量10kVA，額定電壓240/110V；PET2額定容量10kVA，額定電壓240/110V系統(tǒng)頻率50Hz，高頻變壓器頻率1000Hz，IGBT開關(guān)頻率 9000Hz；KP、KQ硒均取標(biāo)幺值0.01，頻率給定值f0取50Hz，相位給定值ρ0取0，幅值給定值U0取標(biāo)幺值為1.0。 　　3.1 兩臺(tái)PET同時(shí)投入并聯(lián)運(yùn)行(情況1) 　　1.0s時(shí)，兩臺(tái)PET在低壓側(cè)由空載投入并聯(lián)運(yùn)行，承擔(dān)功率因數(shù)為0.8的綜合性負(fù)載。有關(guān)變量波形如圖4-圖6所示。由圖可以看出，兩臺(tái)PET對(duì)應(yīng)變量的波形一致。并聯(lián)運(yùn)行后所承擔(dān)的負(fù)載電流相等，實(shí)現(xiàn)了均流控制以及有功、無功負(fù)荷的穩(wěn)定分配，且頻率保持恒定值不變。 http://www.whtlhgdq.com
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