直流變壓器拓撲控制及應用

《直流變壓器拓撲控制及應用》，陳武，舒良才，侯凱，金浩哲，李容冠 著，出版社： 機械工業出版社。

機械工業出版社成立於1950年，是建國後國家設立的第一家科技出版社，前身為科學技術出版社，1952年更名為機械工業出版社。機械工業出版社（以下簡稱機工社）由機械工業信息研究院作為主辦單位，目前隸屬於國務院國資委。

目錄

內容簡介

本書針對面向中壓直流配電場景的高效、高功率密度直流變壓器技術，從拓撲結構、設計方法、控制策略與實際應用研究幾個層面進行了系統闡述。本書共11章，除第1章緒論外，其餘章節主要分為三個部分：第2~6章重點討論了輸入串聯、輸出並聯型直流變壓器的改進拓撲結構、工作原理、參數設計方法與控制策略，探索了直流變壓器在運行效率、功率密度與故障處理能力方面的提升方法；第7~9章探討了面向寬電壓運行場景的基於高頻鏈路結構的直流變壓器改進方案，詳細介紹了其工作原理、設計方法與控制策略；第10、11章則針對典型中壓配電場合，重點討論了直流變壓器的硬件參數、控制策略以及大功率高頻變壓器的優化設計方法。

目錄

電力電子新技術系列圖書序言

序

前言

第1章緒論1

1.1直流變壓器背景概述1

1.2直流變壓器研究現狀3

1.2.1基於半導體器件串聯/高壓寬禁帶半導體器件的直流變壓器4

1.2.2基於模塊化多電平換流器的直流變壓器6

1.2.3基於ISOP或ISOS結構的直流變壓器10

1.3主要研究內容及章節安排13

第2章面向高功率密度ISOP型直流變壓器的T2-DAB變換器16

2.1T2-DAB變換器工作原理分析16

2.1.1橋式電路拓撲梳理與推演16

2.1.2T2-DAB變換器拓撲與工作原理19

2.2T2-DAB變換器參數設計與驗證24

2.2.1參數設計24

2.2.2穩態控制策略26

2.2.3啟動策略28

2.2.4仿真驗證30

2.2.5實驗驗證32

2.3基於不同類型DAB變換器的ISOP型直流變壓器方案對比34

2.3.1開關器件36

2.3.2磁性元件38

2.3.3電容39

2.4本章小結39

第3章面向T2-DAB變換器的低電流應力ZVS優化控制策略40

3.1T2-DAB變換器電壓不匹配與輕載情況下的ZVS分析40

3.2非對稱占空比移相混合控制策略43

3.2.1串/並聯式三相橋的非對稱占空比調製策略43

3.2.2混合控制策略下T2-DAB變換器工作模態分析44

3.3小電流應力與寬範圍ZVS控制參數優化48

3.3.1ZVS開通約束48

3.3.2優化結果與控制策略實現52

3.4實驗驗證54

3.5本章小結62

第4章面向高效率ISOP型直流變壓器的T2-LLC諧振變換器63

4.1T2-LLC變換器拓撲與工作原理63

4.1.1T2-LLC變換器拓撲及控制方法63

4.1.2T2-LLC變換器典型工作情況原理分析65

4.2T2-LLC變換器參數優化72

4.2.1T2-LLC變換器工況分類72

4.2.2T2-LLC變換器損耗分析與參數優化75

4.3仿真與實驗驗證80

4.3.1仿真驗證80

4.3.2實驗驗證81

4.4本章小結85

第5章DAB/SRC組合式ISOP型直流變壓器87

5.1DAB變換器和SRC特性對比分析87

5.1.1DAB變換器與HC-DCM-SRC電壓增益特性對比87

5.1.2DAB/SRC損耗特性對比89

5.2DAB/SRC組合式ISOP型直流變壓器91

5.2.1電路結構與工作原理分析91

5.2.2參數設計93

5.3仿真和實驗驗證95

5.3.1仿真驗證95

5.3.2實驗驗證98

5.4本章小結101

第6章電容間接串聯式ISOP型直流變壓器102

6.1電路結構和工作原理102

6.1.1電路結構與APWM控制策略102

6.1.2APWM控制策略與移相控制策略對比分析105

6.1.3工作模態及軟開關特性分析107

6.1.4基於模塊間交錯移相控制策略的輸入電感電流紋波分析109

6.2模塊間均壓均流控制策略分析111

6.2.1平衡特性分析111

6.2.2平衡控制策略112

6.3故障處理策略113

6.3.1直流母線短路故障處理策略113

6.3.2子模塊冗餘策略113

6.4實驗結果116

6.5本章小結119

第7章模塊化多電平型緊湊化直流變壓器120

7.1MMDCT拓撲結構及工作原理120

7.1.1拓撲結構120

7.1.2調製策略121

7.1.3功率特性123

7.1.4軟開關特性128

7.2基於子模塊恆投入的電壓控制策略132

7.2.1寬範圍控制132

7.2.2均壓控制134

7.2.3總體控制134

7.2.4仿真驗證135

7.3基於子模塊恆投入/恆切出的電壓控制策略140

7.3.1工作原理140

7.3.2功率特性141

7.3.3軟開關特性分析146

7.3.4平滑切換點設計與控制策略150

7.3.5仿真驗證152

7.4實驗驗證155

7.4.1基於子模塊恆投入的電壓控制策略實驗驗證155

7.4.2基於子模塊恆投入/恆切出的電壓控制策略實驗驗證159

7.5本章小結161

第8章模塊化多電平-串聯開關組合式直流變壓器162

8.1拓撲結構及工作原理162

8.1.1拓撲結構162

8.1.2調製策略162

8.1.3工作原理163

8.2運行特性169

8.2.1子模塊支路工作特性169

8.2.2軟開關特性171

8.2.3子模塊電容均壓特性173

8.3控制策略174

8.3.1功率/電壓控制模式174

8.3.2子模塊電容均壓控制174

8.4參數設計及仿真驗證179

8.4.1M2S2DCT參數設計179

8.4.2仿真驗證183

8.5實驗驗證187

8.5.1樣機平台187

8.5.2實驗結果187

8.6本章小結191

第9章模塊化多電平-串聯開關組合式直流變壓器的寬電壓高效控制192

9.1基於子模塊類方波改進調製的軟開關及支路電流優化控制192

9.1.1動態占空比控制策略193

9.1.2動態內移相控制策略194

9.1.3仿真及實驗驗證195

9.2基於低壓側全橋內移相的電流優化控制198

9.2.1低壓側全橋內移相控制下M2S2DCT工作原理分析198

9.2.2低壓側全橋內移相控制下的傳輸電感電流應力分析202

9.2.3基於低壓側全橋內移相的改進型功率控制策略205

9.2.4仿真及實驗驗證209

9.3基於中壓側全橋換流移相的閥串支路電流優化控制211

9.3.1中壓側全橋換流對閥串子模塊電流的影響211

9.3.2中壓側全橋換流點動態控制212

9.3.3仿真及實驗驗證215

9.4本章小結219

第10章基於T2-DAB的10kV/500kW直流變壓器應用設計實例220

10.1T2-DAB變換模塊參數設計220

10.2大功率三相高頻變壓器設計222

10.2.1三相高頻變壓器損耗建模224

10.2.2三相高頻變壓器溫升約束234

10.2.3三相高頻變壓器漏感約束237

10.2.4三相高頻變壓器結構參數優化與樣機240

10.3120kVA/10kHz大功率三相高頻變壓器測試244

10.4本章小結246

第11章±10kV/2MW開關電容型ISOP直流變壓器247

11.1開關電容型ISOP直流變壓器電路拓撲248

11.2子模塊變換器工作原理與特性249

11.2.1SRDAB工作原理249

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