本發(fā)明屬于電力電子變壓器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于固態(tài)變壓器啟動的方法。

背景技術(shù)：

本發(fā)明涉及的是電力電子變壓器(pet-powerelectronictransformer)/固態(tài)變壓器(sst-solidstatetransformer)在高壓光伏并網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用，應(yīng)用到光伏并網(wǎng)領(lǐng)域可稱之為高壓光伏并網(wǎng)逆變器，可替代傳統(tǒng)光伏逆變器+升壓變壓器的整體并網(wǎng)解決方案，具有待機(jī)損耗低、系統(tǒng)效率高、智能化程度高等優(yōu)勢。中國專利201610222409.7中對基于固態(tài)變壓器陣列的高壓光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

固態(tài)變壓器采用級聯(lián)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用低壓側(cè)并聯(lián)，高壓側(cè)串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)高壓直掛，考慮系統(tǒng)隔離的需要，單模塊拓?fù)洳捎酶綦xdc/dc連接h橋的電路拓?fù)?，其中dc/dc選用雙有源橋電路。

此類級聯(lián)拓?fù)涠嘁娪谌嵝灾绷鬏旊姾蛃vg中，通過高壓側(cè)串聯(lián)軟起電阻對模塊高壓側(cè)電容電壓進(jìn)行預(yù)充電，由于是利用高壓側(cè)交流線電壓對模塊進(jìn)行充電，故無法充到高壓側(cè)并網(wǎng)所需的電容電壓，此時(shí)并網(wǎng)會有沖擊電流。對于固態(tài)變壓器，低壓直流輸入側(cè)電壓根據(jù)所接設(shè)備決定，與高壓側(cè)電壓可能存在較大壓差，如果此時(shí)控制雙有源橋進(jìn)入正常運(yùn)行時(shí)的發(fā)波模式，雙有源橋中會有較大的電流沖擊流過，可能觸發(fā)模塊內(nèi)部的過流保護(hù)，甚至對模塊開關(guān)管造成損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺求，本發(fā)明提供一種適用于固態(tài)變壓器啟動的方法，通過低壓側(cè)對系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)充電，滿足啟動條件后再并網(wǎng)運(yùn)行，采用該方法進(jìn)行固態(tài)變壓器的啟動，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平穩(wěn)無沖擊啟動，同時(shí)能夠抑制啟動過程對于設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊電流。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下方案：

一種適用于固態(tài)變壓器啟動的方法，固態(tài)變壓器每相包括n個(gè)子模塊，子模塊由雙有源橋和h橋直連的結(jié)構(gòu)組成，各子模塊與系統(tǒng)主控制器通過光纖連接通訊，每相包括交流斷路器qf1和電感l(wèi)；

光伏陣列與dc/dc模塊一對一串聯(lián)再通過直流斷路器qz1并聯(lián)到固態(tài)變壓器低壓側(cè)，固態(tài)變壓器高壓側(cè)串聯(lián)電感l(wèi)后通過交流斷路器qf1接入高壓電網(wǎng)；

適用于固態(tài)變壓器啟動的方法具體步驟如下：

第一步：先閉合低壓側(cè)直流斷路器qz1對固態(tài)變壓器低壓側(cè)電容cl進(jìn)行充電；

第二步：固態(tài)變壓器每相模塊與主控制器建立通訊；

第三步：當(dāng)固態(tài)變壓器低壓側(cè)電壓達(dá)到啟動電壓值，雙有源低壓側(cè)開始小脈沖給高壓側(cè)電容ch充電；

第四步：當(dāng)高壓側(cè)電容ch電壓充到設(shè)定值后，雙有源橋由小脈沖充電模式進(jìn)入正常發(fā)波模式，控制高壓側(cè)電容ch電壓達(dá)到目標(biāo)值；

第五步：當(dāng)高壓側(cè)電容ch電壓達(dá)到目標(biāo)值，高壓側(cè)h橋開始并網(wǎng)運(yùn)行，此時(shí)啟動過程結(jié)束。

進(jìn)一步，固態(tài)變壓器由直流輸入模塊、級聯(lián)型固態(tài)變壓器模塊和交流輸出模塊組成；所述級聯(lián)型固態(tài)變壓器模塊的直流側(cè)并聯(lián)多路光伏陣列，固態(tài)變壓器分為三相，每相采用多個(gè)子模塊高壓側(cè)h橋串聯(lián)后通過交流輸出模塊接入電網(wǎng)，交流輸出模塊由濾波電感和交流接觸器串聯(lián)組成；級聯(lián)型固態(tài)變壓器模塊由雙有源橋和h橋直連的結(jié)構(gòu)組成，雙有源橋由兩個(gè)h橋通過高頻變壓器和諧振電感相連組成，雙有源橋的高低壓側(cè)分別并聯(lián)一個(gè)電容。

本發(fā)明適用于固態(tài)變壓器啟動的方法，通過低壓側(cè)對系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)充電，啟動中所需能量全部來源于低壓直流源，滿足啟動條件后再并網(wǎng)運(yùn)行，采用該方法進(jìn)行固態(tài)變壓器的啟動，不需要引入軟起配套設(shè)備，完全借助系統(tǒng)本身的器件特性進(jìn)行控制，便可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平穩(wěn)無沖擊啟動，同時(shí)能夠抑制啟動過程對于設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊電流。

可以解決雙有源橋啟動過流和逆變側(cè)并網(wǎng)沖擊問題，且高低壓側(cè)電容充電過程中不需要輔助設(shè)備，降低啟動成本的同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對高壓側(cè)電容平穩(wěn)充電避免雙有源橋發(fā)波電流較大，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零沖擊并網(wǎng)，降低對設(shè)備的沖擊，延長設(shè)備使用壽命。

附圖說明

圖1為固態(tài)變壓器的拓?fù)鋱D；

圖2為固態(tài)變壓器的單模塊拓?fù)鋱D。

圖3為雙有源橋低壓側(cè)開關(guān)管動作時(shí)序圖。

圖4為雙有源橋低壓側(cè)小脈沖充電輸出電壓波形。

圖5為固態(tài)變壓器啟動過程流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明適用于固態(tài)變壓器啟動的方法，適用于固態(tài)變壓器在光伏、風(fēng)電、儲能等領(lǐng)域的應(yīng)用，以光伏發(fā)電領(lǐng)域?yàn)槔?，通過低壓側(cè)對系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)充電，啟動中所需能量全部來源于低壓直流源，滿足啟動條件后再并網(wǎng)運(yùn)行，采用該方法進(jìn)行固態(tài)變壓器的啟動，不需要引入軟起配套設(shè)備，完全借助系統(tǒng)本身的器件特性進(jìn)行控制，便可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平穩(wěn)無沖擊啟動，同時(shí)能夠抑制啟動過程對于設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊電流。

所述固態(tài)變壓器應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由直流輸入模塊、級聯(lián)型固態(tài)變壓器模塊、交流輸出模塊串聯(lián)連接組成，所述級聯(lián)固態(tài)變壓器的直流側(cè)并聯(lián)多路光伏陣列，所述固態(tài)變壓器分為三相，每相采用多個(gè)子模塊高壓側(cè)h橋串聯(lián)后通過交流輸出模塊接入電網(wǎng)，所述交流輸出模塊由濾波電感和交流接觸器串聯(lián)組成。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1為固態(tài)變壓器的系統(tǒng)拓?fù)鋱D，系統(tǒng)中主要包括：光伏陣列、dc/dc模塊、直流斷路器qz1、交流斷路器qf1、系統(tǒng)共三相，每相都包含電感l(wèi)，每相n個(gè)模塊。系統(tǒng)主控制器與模塊通過光纖進(jìn)行通訊。其中光伏陣列與dc/dc模塊一對一串聯(lián)使用，共n組，通過qz1并聯(lián)到固態(tài)變壓器模塊低壓側(cè)，模塊高壓側(cè)串聯(lián)后通過qf1接入高壓電網(wǎng)；

圖2為固態(tài)變壓器模塊的拓?fù)鋱D，由雙有源橋+h橋直連的結(jié)構(gòu)組成，雙有源橋由兩個(gè)h橋通過高頻變壓器和諧振電感相連組成，雙有源橋的高壓側(cè)與電容ch并聯(lián)、低壓側(cè)與電容cl并聯(lián)，模塊在系統(tǒng)的每相中采用低壓側(cè)電容cl并聯(lián)，高壓側(cè)輸出串聯(lián)的方式；

圖3為雙有源橋低壓側(cè)4個(gè)開關(guān)管動作時(shí)序圖，ton為管子開通電平，toff為管子關(guān)斷電平。tc為管子動作周期，t1為最終輸出的小脈沖寬度，其中t1+t2＝tc，t3為1管關(guān)斷到3管開通間隔的時(shí)間和2管開通到4管關(guān)斷間隔的時(shí)間。

圖4為雙有源橋小脈沖充電輸出波形，由周期性的正脈沖和周期性的負(fù)脈沖組成，其中t1為小脈沖的電平寬度，t2為相鄰正脈沖間隔時(shí)間同時(shí)也是負(fù)脈沖間隔時(shí)間，t3為正負(fù)脈沖間隔時(shí)間，tc為正脈沖周期和負(fù)脈沖周期；

由圖3到圖4具體實(shí)現(xiàn)過程為：

1、4管導(dǎo)通，2、3管關(guān)斷，低壓側(cè)輸出電壓voutl為正電平+u雙有源橋l。1管經(jīng)過t1時(shí)間后關(guān)斷，2管經(jīng)過t1時(shí)間過開通3、4管保持狀態(tài)不變，此時(shí)voutl輸出t1寬度的正電平+u雙有源橋l后變?yōu)?電平。

最后的狀態(tài)持續(xù)t3時(shí)間后，3管導(dǎo)通，4管關(guān)斷，此時(shí)2、3管同時(shí)處于開通狀態(tài)，1、4管同時(shí)處于關(guān)斷狀態(tài)，voutl輸出為負(fù)電平-u雙有源橋l。3管經(jīng)過t1時(shí)間后關(guān)斷，4管經(jīng)過t1時(shí)間后導(dǎo)通，此時(shí)voutl輸出t1寬度的負(fù)電平-u雙有源橋l后變?yōu)?電平。

重復(fù)a)和b)過程便voutl端便會持續(xù)輸出圖4的小脈沖波形，即實(shí)現(xiàn)了對高壓側(cè)的充電過程。其中t1+t2＝tc,t1<t2,t3>0。

圖5為固態(tài)變壓器完整的啟動流程圖。

下面對具體步驟進(jìn)行說明：

第一步：先閉合低壓側(cè)直流斷路器qz1對固態(tài)變壓器低壓側(cè)電容cl進(jìn)行充電；

第二步：固態(tài)變壓器每相模塊與主控制器建立通訊；

第三步：當(dāng)固態(tài)變壓器低壓側(cè)電壓達(dá)到啟動電壓值，雙有源低壓側(cè)開始小脈沖給高壓側(cè)電容ch充電；

第四步：當(dāng)高壓側(cè)電容ch電壓充到設(shè)定值后，雙有源橋由小脈沖充電模式進(jìn)入正常發(fā)波模式，控制高壓側(cè)電容ch電壓達(dá)到目標(biāo)值；

第五步：當(dāng)高壓側(cè)電容ch電壓達(dá)到目標(biāo)值，高壓側(cè)h橋開始并網(wǎng)運(yùn)行，此時(shí)啟動過程結(jié)束。

至此，本發(fā)明提出的固態(tài)變壓器的啟動方法全部完成。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式僅限于此，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護(hù)范圍。