高频环节多电平交流直接变换器原理研究

本项目提出了高频环节多电平交流直接变换器的基本构成单元和有源箝位的新思想，提出了基于上述新思想的Boost型和Buck-Boost型高频环节多电平交流直接变换器新概念及其电路结构与拓扑族，并对构成该类变换器的控制策略、原理特性、有源箝位控制原理、高频化技术、启动电路、功率因数校正、关键电路参数设计准则、输出电压的频谱特性、更多电平数拓扑的构成方法、性能比较等关键技术、以及在电力系统中的应用进行了深入的理论分析、仿真和原理试验研究。本项目是电力电子学的前沿研究内容，拓宽和深化了电力电子系统理论，构成了完整、统一的多电平交流变换技术理论体系，为实现高频电气隔离、（拓扑简洁）、两级功率变换、双向功率流、变换效率较高、（输入侧功率因数高）、输出波形质量高、适用于高压交-交变换、负载短路时可靠性高的新型电力电子变压器、正弦交流调压器、无功补偿装置等奠定关键技术基础，具有重要的理论价值和工程应用价值。

提出了Boost型、Buck-Boost型、Cuk型、Sepic型高频环节多电平交流直接变换器的电路结构及其拓扑族。电路结构由多电平变换器（输入周波变换器）、高频变压器（高频储能式变压器）、输出周波变换器（输出多电平周波变换器）以及输入、输出滤波器构成，具有拓扑较简洁、高频电气隔离、功率变换级数少、双向功率流、变换效率高、网侧电流波形好、可降低功率管电压应力、输出滤波器前端电压频谱特性好、负载适应能力强等优点。..对若干关键技术（如电路拓扑族设计、原理特性、箝位电容电压平衡控制、磁复位条件、频谱分析、负载适应能力、开机同步、拓扑推衍方法等）进行了深入理论分析与仿真研究，获得了重要结论和关键参数设计准则。设计并研制成功的原理样机证实了高频环节多电平交流直接变换器新概念的正确性与先进性。..研究成果为实现新型动态电压补偿器、STATCOM奠定了关键技术基础，拓宽和深化了电力电子学功率电子变换技术，具有重要的理论价值和工程应用价值。