一種配電網(wǎng)電力電子變壓器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力電子領(lǐng)域，具體設(shè)及一種配電網(wǎng)電力電子變壓器及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，電力電子變換技術(shù)發(fā)展迅速，其在電力系統(tǒng)中的最新運(yùn)用一-電力電子 變壓器（PowerElectronicTransformer,陽(yáng)T)，結(jié)合了高頻變壓器，能實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中的 電壓變換和能量傳遞，已得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的火熱研究。PET應(yīng)用于配電網(wǎng)突出特點(diǎn)在于對(duì) 交流側(cè)電壓幅值和相位的實(shí)時(shí)控制，可實(shí)現(xiàn)變壓器原副方電壓、電流和功率的靈活調(diào)節(jié)，故 具備解決電力系統(tǒng)中許多新課題的潛力，應(yīng)用前景廣闊。
[000引 然而，配電網(wǎng)電力電子變壓器值istr;LbutionPowerElectronicTransformer，DPET)運(yùn)行于電網(wǎng)末端，運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，高壓側(cè)電壓不穩(wěn)定，由故障引起的電壓深度跌落和 短時(shí)斷電情況時(shí)有發(fā)生。在線路中配置具備超級(jí)電容（SuperCapacitor,SC)儲(chǔ)能的電力 電子設(shè)備，在電源電壓跌落時(shí)進(jìn)行電壓補(bǔ)償，是一種廣泛使用的措施?，F(xiàn)有技術(shù)中一般選擇 在DPET低壓直流母線上額外增加SC儲(chǔ)能系統(tǒng)，該樣雖然能達(dá)到補(bǔ)償效果，但該種方法增加 了額外的DC/DC功率變換電路，增加了系統(tǒng)成本，并且使補(bǔ)償響應(yīng)速度變慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種配電網(wǎng)電力電子變壓器及其控制方法， W解決現(xiàn)有技術(shù)中在DPET低壓直流母線上額外增加SC儲(chǔ)能系統(tǒng)而導(dǎo)致的系統(tǒng)成本增加和 補(bǔ)償響應(yīng)速度變慢的問題。
[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了W下方案：
[0006] 第一方面，本發(fā)明提供了一種配電網(wǎng)電力電子變壓器，包括輸入級(jí)、隔離變換級(jí)和 輸出級(jí)，所述輸出級(jí)上設(shè)置有超級(jí)電容；
[0007] 所述輸出級(jí)采用電壓源型四橋臂逆變拓?fù)?，所述超?jí)電容的正極連接在第四橋臂 中點(diǎn)，負(fù)極連接直流母線負(fù)端。
[000引其中，所述配電網(wǎng)電力電子變壓器通過橋臂功率器件對(duì)所述超級(jí)電容進(jìn)行充放 電。
[0009] 其中，所述輸入級(jí)采用級(jí)聯(lián)H橋多電平拓?fù)?，每個(gè)橋臂由數(shù)量為n的歷鏈節(jié)模塊 級(jí)聯(lián)組成，HM鏈節(jié)模塊主電路為H橋結(jié)構(gòu)，=個(gè)橋臂通過Y型連接組成，將高壓工頻交流轉(zhuǎn) 化數(shù)量為化的懸浮的直流。
[0010] 其中，所述隔離變換級(jí)各單元采用雙主動(dòng)橋拓?fù)銬AB，總單元數(shù)為化，各DAB-側(cè) 與歷鏈節(jié)相連，另一側(cè)并聯(lián)組成直流母線。
[0011] 其中，所述超級(jí)電容串聯(lián)有電感，W減少電流波紋。
[0012] 第二方面，本發(fā)明還提供了一種配電網(wǎng)電力電子變壓器控制方法，其中，所述配電 網(wǎng)電力電子變壓器包括輸入級(jí)、隔離變換級(jí)和輸出級(jí)，所述輸出級(jí)上設(shè)置有超級(jí)電容；
[0013] 所述輸出級(jí)采用電壓源型四橋臂逆變拓?fù)?，所述超?jí)電容的正極連接在第四橋臂 中點(diǎn)，負(fù)極連接直流母線負(fù)端；
[0014] 所述控制方法包括：
[0015] 所述第四橋臂采用指令可疊加的電流型控制，對(duì)中線電流和超級(jí)電容充放電電流 進(jìn)行復(fù)合控制，其中第四橋臂電流控制指令為Z'f-4,具體地，當(dāng)超級(jí)電容放電時(shí)，控制目 標(biāo)為保持直流母線電壓恒定，得到電流控制指令(f等于放電電流坦；當(dāng)超級(jí)電容充電時(shí)， 控制目標(biāo)為保持超級(jí)電容端電壓恒定，得到電流控制指令e等于充電電流指令培；其中， 中線電流控制指令由S相電流相加得到，1。=ia+ib+i。，控制第四橋臂輸出電流-i。，W抵消 系統(tǒng)中由于=相不平衡產(chǎn)生的中線電流。
[0016] 其中，所述輸入級(jí)采用級(jí)聯(lián)H橋多電平拓?fù)?，每個(gè)橋臂由數(shù)量為n的歷鏈節(jié)模塊 級(jí)聯(lián)組成，HM鏈節(jié)模塊主電路為H橋結(jié)構(gòu)，=個(gè)橋臂通過Y型連接組成，將高壓工頻交流轉(zhuǎn) 化數(shù)量為化的懸浮的直流。
[0017] 所述輸入級(jí)=相各橋臂對(duì)稱，各相控制策略相同；其中各相控制策略采用基于同 步旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系的電壓、電流雙閉環(huán)控制，結(jié)合載波移向CPS-SPWM調(diào)制策略。
[0018] 其中，所述隔離變換級(jí)各單元采用雙主動(dòng)橋拓?fù)銬AB，總單元數(shù)為化，各DAB-側(cè) 與歷鏈節(jié)相連，另一側(cè)并聯(lián)組成直流母線。
[0019] 所述隔離變換級(jí)通過數(shù)量為化的DAB雙向傳輸能量，共同實(shí)現(xiàn)直流母線電壓恒 定，其中對(duì)于單個(gè)DAB，兩個(gè)主動(dòng)橋的驅(qū)動(dòng)信號(hào)均為占空比為50%的互補(bǔ)觸發(fā)脈沖，兩個(gè)橋 對(duì)應(yīng)開關(guān)管導(dǎo)通存在一個(gè)相移角度巧，當(dāng)9為正值時(shí)，功率正向流動(dòng)，當(dāng)9為負(fù)值時(shí)，功率 反向流動(dòng)；在每個(gè)DAB中加入均功率控制，各個(gè)DAB不同的功率與指令功率的差值會(huì)產(chǎn)生不 同的移相角變量A(p，W調(diào)整移相角平衡各個(gè)MB的功率流動(dòng)。
[0020] 其中，所述輸出級(jí)采用的電壓源型四橋臂逆變器的前=橋臂和第四橋臂為獨(dú)立控 制部分，其中前=橋臂對(duì)輸出電壓的正序和負(fù)序分量進(jìn)行控制，保證=相輸出恒壓恒頻。
[0021] 其中，所述超級(jí)電容串聯(lián)有電感，W減少電流波紋。
[002引 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明所述的配電網(wǎng)電力電子變壓器，利用內(nèi)部充當(dāng)中線 的第四橋臂同時(shí)充當(dāng)超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電接口，無縫連接超級(jí)電容，響應(yīng)速度快，無 需額外增加功率變換電路和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)靈活儲(chǔ)能。
[0023] 本發(fā)明提供的配電網(wǎng)電力電子變壓器的控制方法不影響第四橋臂對(duì)中線電流的 控制，具備短時(shí)不間斷供電能力，并具備超高的功率波動(dòng)承受能力，能實(shí)現(xiàn)負(fù)荷劇增下的穩(wěn) 定運(yùn)行。
【附圖說明】
[0024] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明 的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù) 該些附圖獲得其他的附圖。
[0025] 圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的配電網(wǎng)電力電子變壓器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中第四橋臂的控制策略示意圖；；
[0027] 圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中輸入級(jí)控制策略示意圖；
[002引圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中雙主動(dòng)橋DAB移向控制策略示意圖；
[0029] 圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中輸出級(jí)VSI控制策略示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 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(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0031] 圖1示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的配電網(wǎng)電力電子變壓器的電路結(jié)構(gòu)示意圖， 本實(shí)施例提供的配電網(wǎng)電力電子變壓器為一種與超級(jí)電容靈活互動(dòng)的配電網(wǎng)電力電子 變壓器（SuperCapacitorbasedDistributionPowerElectronicTransformer，簡(jiǎn)稱 SCDPET)。本實(shí)施例提供的SCDPET利用DPET內(nèi)部充當(dāng)中線的第四橋臂同時(shí)充當(dāng)超級(jí)電容 儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電接口，無縫連接超級(jí)電容，無需額外增加功率變換電路和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) 靈活儲(chǔ)能。如圖1所示，本實(shí)施例提供的SCDPET包括；輸入級(jí)、隔離變換級(jí)和輸出級(jí)，所述 輸出級(jí)上設(shè)置有超級(jí)電容，即輸出級(jí)集成了超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)，如圖1所示。
[0032] 所述輸出級(jí)采用