壓側(cè)=相線圈分別連接電力電子開關(guān)k4、kg、ke，雙繞組變壓器T的兩 側(cè)都接有電力電子開關(guān)，便于投切雙繞組變壓器；
[0032] 高壓側(cè)互感器HT設(shè)置在雙繞組變壓器T的高壓側(cè)，低壓側(cè)互感器LT設(shè)置在雙繞 組變壓器的低壓側(cè)，直流電壓互感器DCPT連接在直流電容器Cd。的兩端；直流電容器Cd。并 聯(lián)在S相電壓源換流器VSCi與單相電壓源換流器VSC2、VSC3、VSC4之間；單相電壓源換流器 VSC2、VSC3、VSC4分別與雙繞組變壓器T低壓側(cè)的A相、B相和C相相連，S相電壓源換流器 VSCi連接在雙繞組變壓器T高壓側(cè)；
[0033] 高壓側(cè)互感器HT、低壓側(cè)互感器LT、直流電壓互感器DCPT均連接控制系統(tǒng)的輸入 端，控制系統(tǒng)的輸出端連接S相電壓源換流器VSCiW及S個(gè)單相電壓源換流器VSC2、VSC3、 VSC4。高壓側(cè)互感器HT、低壓側(cè)互感器LT實(shí)時(shí)采集雙繞組變壓器T兩側(cè)的電流、電壓，然后 再將其傳輸至控制系統(tǒng)的輸入端，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)負(fù)載水平較低時(shí)，調(diào)節(jié)電力電子開關(guān)kl、k2、k3、 k4、k5、k6,使其全部斷開。此時(shí)，雙繞組變壓器退出運(yùn)行，低壓側(cè)負(fù)載直接通過VSCi、VSC2、 VSC3、VSC4接入電網(wǎng)；當(dāng)負(fù)載水平較高時(shí)，則調(diào)節(jié)電力電子開關(guān)k1、k2、ks、k4、ks、ke，使其全部 閉合，雙繞組變壓器T投入運(yùn)行，此時(shí)，VSCi、VSC2、VSCsW及VSC4配合雙繞組變壓器，且補(bǔ) 償正序低壓側(cè)的正序無功電路、負(fù)序無功電流、負(fù)序有功電流W及高壓側(cè)無功功率。
[0034] 如圖2所示，控制系統(tǒng)包括輸入單元、閉環(huán)控制單元和輸出單元；輸入單元、閉環(huán) 控制單元和輸出單元依次連接。
[0035] 輸入單元包括信號(hào)處理單元；
[0036] 閉環(huán)控制單元包括VSCi控制模塊、VSC2控制模塊、VSC3控制模塊和VSC4控制模 塊，通過解禪在補(bǔ)償?shù)牡蛪簜?cè)負(fù)序有功電流、負(fù)序無功電流、正序無功電流W及高壓側(cè)實(shí)測(cè) 無功功率和維持直流電容電壓恒定的條件下，計(jì)算出作用于VSCi控制模塊、VSC2控制模塊、 VSC3控制模塊和VSC4控制模塊的控制信號(hào)；
[0037] 輸出單元包括PWM生成電路和驅(qū)動(dòng)放大電路，PWM生成電路將控制信號(hào)調(diào)制成PWM 控制脈沖，驅(qū)動(dòng)放大電路將PWM控制脈沖放大后驅(qū)動(dòng)電力電子器件。
[003引較優(yōu)地，控制系統(tǒng)還包括人機(jī)界面，與閉環(huán)控制單元相連接，用于顯示和設(shè)定相關(guān) 參數(shù)。
[0039] 高壓側(cè)互感器HT和低壓側(cè)互感器LT實(shí)時(shí)采集變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的電流、電 壓W及直流電容電壓，將采集的數(shù)據(jù)傳至輸信號(hào)處理單元，信號(hào)處理單元將雙繞組變壓器T 低壓側(cè)A、B、CS相電流實(shí)時(shí)解禪，得到電網(wǎng)低壓側(cè)注入點(diǎn)的正序有功電流、正序無功電流、 負(fù)序有功電流、負(fù)序無功電流四組電流分量；
[0040] 由解禪所得正序無功電流、負(fù)序無功電流、負(fù)序有功電流的解析式可知，若要將正 序無功電流、負(fù)序無功電流、負(fù)序有功電流補(bǔ)償至零，即將A相、B相、C相的無功功率Qg、Qb、 Q。分別補(bǔ)償至零，且將A相、B相、B相的有功功率P。、Pb、P。分別調(diào)節(jié)至P。'、Pb'、P。'，其中
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種混合式電力電子變壓器，其特征在于：包括雙繞組變壓器T，電力電子開關(guān)k i、 k2、k3、k4、k5、k 6，三相電壓源換流器VSC1，單相電壓源換流器VSC2，單相電壓源換流器vsc 3， 單相電壓源換流器VSC4，高壓側(cè)互感器HT，低壓側(cè)互感器LT，直流電壓互感器DCPT、直流電 容器C d。和控制系統(tǒng)；所述雙繞組變壓器T的高壓側(cè)三相線圈分別連接電力電子開關(guān)k pk2、 k3，雙繞組變壓器T的低壓側(cè)三相線圈分別連接電力電子開關(guān)k4、k 5、k6，雙繞組變壓器T的 兩側(cè)都接有電力電子開關(guān)，便于投切雙繞組變壓器； 所述高壓側(cè)互感器HT設(shè)置在雙繞組變壓器T的高壓側(cè)，所述低壓側(cè)互感器LT設(shè)置在 雙繞組變壓器的低壓側(cè)，直流電壓互感器DCPT連接在直流電容器Cd。的兩端；直流電容器 Cd。并聯(lián)在三相電壓源換流器VSC 1與單相電壓源換流器VSC 2、VSC3、VSC4之間；單相電壓源 換流器VSC 2、VSC3、VSC4分別與雙繞組變壓器T低壓側(cè)的A相、B相和C相相連，三相電壓源 換流器VSC 1連接在雙繞組變壓器T高壓側(cè)； 所述高壓側(cè)互感器HT、低壓側(cè)互感器LT、直流電壓互感器DCPT均連接控制系統(tǒng)的輸入 端，所述控制系統(tǒng)的輸出端連接三相電壓源換流器VSC1以及三個(gè)單相電壓源換流器VSC 2、 VSC3、VSC4O
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合式電力電子變壓器，其特征在于：所述控制系統(tǒng)包 括輸入單元、閉環(huán)控制單元和輸出單元；所述輸入單元、閉環(huán)控制單元和輸出單元依次連 接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種混合式電力電子變壓器，其特征在于： 所述輸入單元包括信號(hào)處理單元； 所述閉環(huán)控制單元包括VSC1控制模塊、VSC 2控制模塊、VSC 3控制模塊和VSC 4控制模 塊，通過解耦在補(bǔ)償?shù)牡蛪簜?cè)負(fù)序有功電流、負(fù)序無功電流、正序無功電流以及高壓側(cè)實(shí)測(cè) 無功功率和維持直流電容電壓恒定的條件下，計(jì)算出作用于VSC 1控制模塊、VSC 2控制模塊、 VSC3控制模塊和VSC 4控制模塊的控制信號(hào)； 所述輸出單元包括PWM生成電路和驅(qū)動(dòng)放大電路，PWM生成電路將控制信號(hào)調(diào)制成PWM 控制脈沖，驅(qū)動(dòng)放大電路將PWM控制脈沖放大后驅(qū)動(dòng)電力電子器件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種混合式電力電子變壓器，其特征在于：還包括人機(jī)界面， 與所述閉環(huán)控制單元相連接，用于顯示和設(shè)定相關(guān)參數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種混合式電力電子變壓器，其特征在于：所述高壓側(cè)互感 器HT和低壓側(cè)互感器LT實(shí)時(shí)采集變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的電流、電壓以及直流電容電壓， 將采集的數(shù)據(jù)傳至輸信號(hào)處理單元，信號(hào)處理單元將雙繞組變壓器T低壓側(cè)A、B、C三相電 流實(shí)時(shí)解耦，得到電網(wǎng)低壓側(cè)注入點(diǎn)的正序有功電流、正序無功電流、負(fù)序有功電流、負(fù)序 無功電流四組電流分量； 由解耦所得正序無功電流、負(fù)序無功電流、負(fù)序有功電流的解析式可知，若要將正序無 功電流、負(fù)序無功電流、負(fù)序有功電流補(bǔ)償至零，即將A相、B相、C相的無功功率Qa、Qb、Q。* 另IJ補(bǔ)償至零，且將A相、B相、B相的有功功率P a、Pb、P。分別調(diào)節(jié)至P W b、P^中
當(dāng)?shù)蛪簜?cè)負(fù)載不平衡時(shí)，所述閉環(huán)控制單元以變壓器兩側(cè)的實(shí)測(cè)電氣量作為狀態(tài)反饋 量，來補(bǔ)償?shù)蛪簜?cè)正序無功電流、負(fù)序有功電流、負(fù)序無功電流以及高壓側(cè)無功功率，同時(shí) 維持直流電容電壓恒定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種混合式電力電子變壓器，其特征還在于：VSC 2控制模塊、 VSC3控制模塊和VSC 4控制模塊通過調(diào)節(jié)單相電壓源換流器VSC 2、VSC3、VSC4的脈寬調(diào)制比 m2、m 3、m4和相位角δ 2、δ 3、δ 4，將雙繞組變壓器T低壓側(cè)的正序無功電流、負(fù)序無功電流、 負(fù)序有功電流補(bǔ)償至零，其中，負(fù)序有功電流優(yōu)先補(bǔ)償，負(fù)序無功電流次之，正序無功電流 最后補(bǔ)償。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種混合式電力電子變壓器，其特征在于：VSC i控制模塊通 過調(diào)節(jié)三相電壓源換流器VSC1的脈寬調(diào)制比Hi1和相位角δ i，將高壓側(cè)無功功率補(bǔ)償至零， 使注入高壓側(cè)電網(wǎng)的無功為零；同時(shí)保持直流電容電壓恒定，使三相電壓源換流器VSC1，單 相電壓源換流器VSC 2、VSC3、￥5(；保持正常工作。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合式電力電子變壓器，其特征在于：當(dāng)?shù)蛪簜?cè)帶不同 水平的負(fù)載時(shí)，混合式電力電子變壓器采取不同運(yùn)行方式。當(dāng)?shù)蛪簜?cè)負(fù)載超過門限值時(shí)，雙 繞組變壓器兩側(cè)電力電子開關(guān)閉合，雙繞組變壓器投入運(yùn)行，利用三相電壓源換流器VSC 1, 單相電壓源換流器VSC2、VSC3、VSC4來補(bǔ)償不平衡負(fù)載；當(dāng)?shù)蛪簜?cè)負(fù)載低于門限值時(shí)，雙繞 組變壓器兩側(cè)電力電子開關(guān)斷開，雙繞組變壓器退出運(yùn)行，直接采取四個(gè)VSC來變換電壓， 節(jié)約運(yùn)行成本。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種混合式電力電子變壓器，包括雙繞組變壓器、電力電子開關(guān)k1、k2、k3、k4、k5、k6、VSC1、VSC2、VSC3、VSC4、HT、LT、DCPT、電容器以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)，適用于低壓側(cè)負(fù)載不平衡以及負(fù)載水平相差較大的變電所。當(dāng)?shù)蛪簜?cè)負(fù)載不平衡時(shí)，通過采集雙繞組變壓器低壓側(cè)的電氣量，對(duì)低壓側(cè)的a、b、c三相電流進(jìn)行解耦，通過調(diào)節(jié)VSC2、VSC3、VSC4的脈寬調(diào)制比m2、m3、m4和相位角δ2、δ3、δ4，來補(bǔ)償?shù)蛪簜?cè)的負(fù)序電流和正序無功電流，通過調(diào)節(jié)VSC1的脈寬調(diào)制比m1和相位角δ1，補(bǔ)償高壓側(cè)無功功率并使得直流電容電壓維持恒定，本發(fā)明相較于現(xiàn)有的電力電子變壓器，容量大、成本低，控制策略精確，補(bǔ)償效果更優(yōu)，隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，將擁有廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類】H02J3-26, H02J3-18
【公開號(hào)】CN104767212
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510078708
【發(fā)明人】孫建龍, 王海潛, 鞠平, 祁萬春, 趙宏大, 秦川, 唐瑩瑩, 余方召, 張正利, 黃奇, 陳謙
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院, 河海大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年2月13日