九开关变换器运行机理及其关键应用技术研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51107070
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
26.0万
负责人：
高峰
依托单位：
山东大学
学科分类：
E0706.电力电子学
结题年份：
2014
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2014-12-31

项目参与者：
袁建华；田昊；吴疆；于慎航；牛晓娜；
关键词：
并网逆变器电能质量控制九开关变换器变频器脉冲宽度调制

项目摘要

减少有源或无源器件，提高变换系统集成度与效率是电力电子变换器发展的方向之一。具有双输入/输出端口的九开关变换器于2006年被提出，相对于传统的十二开关背靠背结构省略了三个有源功率器件，在特定的应用场合具有明显的优势，其各个研究方面尚处于起步阶段，理论基础以及应用技术等都尚未成熟。因此本项目以新近出现的九开关变换器为研究对象，将研究其深层运行机理及关键应用技术，完善九开关变换器运行理论。本项目将九开关变换器的理论研究划分为四项内容，分别是九开关变换器的双输入/输出相互影响机理、九开关变换器最优调制策略、九开关变换器最优应用技术及九开关变换器运行性能比较研究。这四项研究内容相辅相成、循序渐进，从深化深层运行机理的认识到创新九开关变换器的应用，涵盖了九开关变换器理论研究的各个方面。本项目具有良好的研究基础，研究特色鲜明，创新点丰富，易形成原创性研究结果，丰富理论认识，指导九开关变换器实际应用。

结项摘要

本课题针对新型九开关变换器结构进行了深入研究，包括内在运行机理、相关调制方式及最优应用技术，全面掌握了九开关变换器的运行机理，完善了九开关变换器的理论基础，为其实际应用提供了有力的理论支撑。.经过三年的工作，基本完成了项目中提出的研究目标。具体总结如下：.1..九开关变换器的无死区调制方法.依据九开关变换器的开关单元分解方法，利用反并联二极管中电流的单相导通特性，提出了一种针对九开关变换器的无死区调制方法。该方法依据电流的极性重新规划了每一相三个开关的组合状态，并针对特殊的组合状态提出了上下两路调制波互换的运行方法，可以保证九开关变换器在任何功率因数情况下实现无死区控制，能够消除输出波形的畸变，提高调制深度。.2..六开关变换器单相在线不间断电源.九开关变换器的双输入/输出特性将每相分为四种开关单元组合。经过深入分析发现能够利用其中一种开关组合提高调制深度，打破九开关变换器每相上、下调制曲线间不能出现交叉的限制条件，深化了对九开关变换器运行机理的认知。该研究选取单相六开关结构作为研究对象，以单相不间断电源为应用目标，经过理论推导和仿真分析证明了该调制策略的有效性。.3..集成式九开关变换器混合并网系统.利用九开关变换器具有多输入/输出端口的特性，实现了多路直流变换与交流逆变的集成。在该系统中光伏、储能等直流电源通过九开关变换器接入电网，可以节约混合并网系统的成本。同时对光储混合并网系统进行了深入研究，指出九开关变换器在该领域能够有效发挥自身的拓扑优势，极大程度上抑制了直流链电压水平的抬升，提高了系统的运行效率。针对集成式九开关混合并网系统运行时存在的高频共模电压问题进行了相关研究。提出了一种共模电压抑制策略，可以有效减小光伏电源的共模电流。.本项目培养博士一名、硕士两名，在国际学术期刊及国内核心期刊上发表论文4篇，被EI收录2篇，SCI收录2篇，获授权国家发明专利1项。