电力电子变压器中直流母排杂散电感的影响机理和优化方法

Power electronic transformer is an important device in the future smart grid. However, the stray inductance existing in the DC-busbar of power electronic transformers will affect their working reliability and life expectancy. To find out the design criterion of DC-busbar stray inductance for power electronic transformers, the influence mechanism of DC_busbar stray inductance and optimization methods are studied. 1) Make research on the influence mechanism of the bus signal frequency on stray inductance and design method of busbar stray inductance under the condition of high frequency and high frequency signal coexistence; 2) Make research on the influence of the two groups of busbar markings are scattered inductance mechanism, and put forward two sets of busbar stray inductance of collaborative design method; 3) The effect mechanism of temperature rise of busbar on stray inductance, and put forward one compensation method to stray inductance under the condition of too large temperature rise. 4) From the layout of the capacitance, layer number of bus, bus structure etc. find out the optimizing methods of stray inductance. Finally, using the comparative study on the theoretical analysis, simulation and experiment, find the optimization method for low stray inductance in DC-busbar in the power electronic transformer. This may provide an important theoretical basis for design and application of DC-busbar in power electronic transformers.

电力电子变压器是未来智能电网中的重要装置，而电力电子变压器中直流母排的杂散电感问题会影响其工作的可靠性和寿命。针对电力电子变压器中直流母排杂散电感的设计准则问题，对直流母排杂散电感的影响机理和优化方法进行研究。1）研究信号频率对母排杂散电感的影响机理，以及在高频和次高频信号共存情况下母排杂散电感的设计方法；2）研究相互隔离的两组母排间杂散电感的影响机理，并提出两组母排杂散电感的协同设计方法；3）研究母排温升对杂散电感的影响机理，并提出温升过大条件下对杂散电感的补偿方法。4）从电容的布局、母排层数、母排结构等方面提出杂散电感的优化方法。最后，采用理论分析、仿真和实验对比研究，找到电力电子变压器中直流母排低杂散电感的优化方法，为电力电子变压器直流母排的设计和应用提供重要的理论基础。

电力电子变压器是未来智能电网中的重要装置，而直流母排的杂散电感问题会影响其工作的可靠性和寿命。针对电力电子变压器中直流母排杂散电感的设计准则问题，对直流母排杂散电感的影响机理和优化方法进行了研究。.1）研究了基于母排结构和电容布局的杂散电感优化方法。在研究母排杂散电感与其结构因素之间的关系规律基础上，结合母排中电流流通路径的分析，提出了一种基于改善电流流通通道的低感母排结构优化方法。另外，对支撑电容不同布局方式与杂散电感的关系进行研究，研究表明电容分侧布局比电容单侧布局时的杂散电感小。 .2）研究了更为准确的母排杂散电感提取方法。针对IGBT关断过程中因电流变化率不易准确提取使得杂散电感计算不准的问题，提出一种基于加权最小二乘法计算杂散电感的优化方法。该方法可以提高IGBT关断电流变化率线性化提取的准确度，降低线路杂散电感的计算误差。.3）研究了相互隔离的两组母排间杂散电感的影响机理以及多个母排块之间不同的桥接方法，提出两组母排杂散电感的协同设计方法以及多母排块之间的桥接准则。.4）研究了母排温升和流通电流频率对杂散电感的影响机理。研究表明，温度会影响母排材质的物理参数，引起母排等效电阻的增大，降低母排载流量，但对杂散电感的影响不大。而电流频率对母排杂散电感的影响，主要由于存在的趋肤效应与邻近效应；较大的电流频率会使杂散电感略有减小，同时使母排的等效电阻增大。.5）研究了电力电子变压器的拓扑和控制策略，提出一种新颖的电子电力变压器控制方法及系统。该系统在电压电流控制方面具有更大的灵活性，并带有故障检测功能。针对H桥级联型PWM整流器的电容电压平衡问题提出了一种三维调制方法，该方法可以在启动、稳态及动态情况下快速平衡电容电压。此外，还研究了PWM整流器在无电流传感器情况下的控制方法。.本文研究提出的直流母排杂散电感的优化方法可为各种变流器特别是电力电子变压器直流母排的设计和相关分析提供有价值的理论基础。