一种混合型直流电力电子变压器的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种混合型直流电力电子变压器的控制方法，该混合型直流电力电子变压器由双有源全桥型直流变换器和谐振型直流变换器组成，其控制方法包括电压正常状态控制和异常状态控制。当系统电压正常时，双有源全桥型直流变换器采用移相控制，用于实现输出功率、电压的主动调节；谐振型直流变换器采用开环控制，直接工作于谐振状态；当系统电压出现上升或下降时，谐振型直流变换器采用主动调频控制，通过调节谐振变换器的开关频率，改变谐振变换器的输入电压，从而达到各直流变换器的输入电压均衡的目的。所提出的控制方法能够不影响系统问题运行，并在输入电压发生波动时，实现各个变换器输入电压均衡，确保了系统的稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种混合型直流电力电子变压器的控制方法


[0001]本专利技术涉及一种混合型直流电力电子变压器的控制方法，该控制方法可解决混合型直流电力电子变压器在系统输入侧电压波动时，所产生的各子模块输入电压不均衡的问题。

技术介绍

[0002]近年来，柔性直流输电技术及其在直流电网中的应用逐渐成为了研究热点，收到了广泛的关注。电力电子变压器(Power Electronic Transformer，PET)或也称之为固态变压器(Solid State Transformer，SST)，作为作为柔性直流配网中的关键环节，可实现高低压直流配电网或微电网间电压和功率的灵活控制和快速管理，具有重要的理论价值和工程意义。
[0003]一种由双有源全桥(Dual Active Bridge，DAB)型直流变换器以及谐振型变换器(Series Resonant Converter，SRC)两种子模块构成的混合型直流电力电子变压器，可以实现对电压或功率主动调节的同时，具备较高的运行效率。但由于混合型直流电力电子变压器的子模块电路结构不同，造成不同类型子模块间存在着输入电压偏差，而较大的电压偏差不仅影响着运行效率，甚至会因过电压而造成器件损耗，影响变换器的使用寿命。
[0004]单纯地令串联谐振型变换器始终工作在谐振状态，虽然可保证系统运行效率，但在输入侧电压大幅偏离额定值时，会产生各模块输入电压偏差较大的现象，降低了使用可靠性。为此，本专利技术提出一种控制策略，解决该种电力电子变压器所存在的模块输入电压偏差过大的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的问题是如何提出一种控制策略，可以在确保输出电压、功率可主动调节、具有一定运行效率的同时，解决模块间输入电压偏差过大的问题。
[0006]为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种混合型直流电力电子变压器的控制方法，其特征在于：控制方法包括电压正常状态控制和电压异常状态控制，所述电压正常状态控制，当系统电压正常时，双有源全桥型直流变换器采用移相控制，用于实现输出功率、电压的主动调节；谐振型直流变换器采用零移相比的移相控制，直接工作于谐振状态，工作于谐振状态；所述电压正常状态控制，当系统电压异常时，谐振型直流变换器采用主动调频控制，通过主动调节谐振变换器的开关频率，改变谐振变换器的输入电压，从而达到各直流变换器输入电压均衡的目的。
[0007]进一步的技术方案在于，所述状态监测是主控制器首先进行电压、电流采样，并对系统电压状态进行检测，决定采样正常状态或异常状态控制指令。
[0008]进一步的技术方案在于，所述电压正常状态控制指令，双有源全桥型直流变换器采用移相控制，所述的移相控制采用单移相控制或其他多重移相控制，所述的移相控制采用PI控制器，控制器的输入为电压或功率差值，控制器输出为移相控制中的移相比。
[0009]进一步的技术方案在于，所述控制方法执行电压正常状态控制指令，谐振型直流变换器采用零移相比的移相控制，直接工作于谐振状态。
[0010]进一步的技术方案在于，所述电压异常状态控制指令，双有源全桥型直流变换器仍采用移相控制，实行定输出电压或定输出功率控制；谐振型直流变换器利用主动调频控制，改变其输入电压，实现各直流变换器输入电压保持均衡。
[0011]进一步的技术方案在于，所述主动调频控制，其特征在于，主控器根据系统输入电压偏离额定值的程度，决定参与主动调频控制的谐振型直流变换器数目，未参与主动调频的谐振型直流变换器仍处于零移相状态，工作在谐振状态。
[0012]进一步的技术方案在于，主控器对各谐振型直流变换器进行编号排序，各谐振型直流变换器根据其编号次序，决定是否执行主动调频控制。
[0013]进一步的技术方案在于，所述的主动调频控制采用PI控制器，控制器的输入为电压差值，控制器输出为开关管开关频率的变化量。
[0014]采用上述技术方案的有益效果在于，所述混合型直流电力电子变压器利用本专利技术所述控制方法，能够在系统电压正常时实现对电压、功率的主动调节，保证较高的运行效率，又能够在系统电压发生暂降或暂升时，保持各直流变换器的输入电压均衡。
附图说明
[0015]本专利技术的附图如下：
[0016]图1是本专利技术实施例中控制方法框图；
[0017]图2是本专利技术实施例中的混合型直流电力电子变压器拓扑；
[0018]图3是本专利技术实施例中电压、功率控制原理图；
[0019]图4是本专利技术实施例中主动调频控制示意图；
[0020]图5是本专利技术实施例中仿真拓扑；
[0021]图6是本专利技术实施例中采用传统控制时混合型直流电力电子变压器的电压控制波形；
[0022]图7是本专利技术实施例中采用本专利技术所提控制时混合型直流电力电子变压器的各变换器输入电压波形，输出电压、电流波形；
[0023]图8是本专利技术实施例中采用本专利技术所提控制时主动调频的频率变化量图。
具体实施方式
[0024]现结合附图1-7，对本专利技术所提出的一种混合型直流电力电子变压器的控制方法做详细说明。
[0025]图1是本专利技术实施例中控制方法框图，图中，V
o
为输出侧电压；V
in
为输入侧电压；I
o
为输出侧电压，V
in(i)
(i＝1，2，...，n)为第i个子模块的输入电压。
[0026]图2为本专利技术所针对的一种混合型直流电力电子变压器拓扑，其输入输出两侧分别连接高、低两个等级的直流母线，基本DC/DC变换器单元为双有源全桥型直流变换器和谐振型直流变换器，C
in
、C
o
分别为串联(高压)侧与并联(低压)侧滤波电容。
[0027]图3(a)是本专利技术实施例中混合型直流电力电子变压器的定电压控制示意图，双有源全桥型直流变换器采用单移相控制，所述的单移相控制采用PI控制器，控制器的输入为
输出电压差值，控制器输出为移相控制中的移相比。
[0028]图3(b)是本专利技术实施例中混合型直流电力电子变压器的定功率控制示意图，双有源全桥型直流变换器采用单移相控制，所述的单移相控制采用PI控制器，控制器的输入为输出功率差值，控制器输出为移相控制中的移相比。
[0029]图4是本专利技术实施例中主动调频控制示意图，控制的输入为变换器输入电压的差值，控制器输出为各个开关管的开关脉冲信号。
[0030]图5是本专利技术实施例中仿真拓扑，其中混合型直流电力电子变压器由1个双有源全桥型直流变换器和2个谐振型直流变换器构成，仿真算例参数设置如表1所示。
[0031]图6是本专利技术实施例中采用传统控制时混合型直流电力电子变压器的电压控制波形，起始输入电压为3200V，在0.20s时，总电压上升至3500V，0.30s时，输入电压恢复至3000V。由结果可看出，双有源全桥型直流变换器采用定电压移相控制，谐振型直流变换器工作于开环谐振状态时，系统输入侧所增加的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合型直流电力电子变压器的控制方法，其特征在于：控制方法包括电压正常状态控制和电压异常状态控制，所述电压正常状态控制，当系统电压正常时，双有源全桥型直流变换器采用移相控制，用于实现输出功率、电压的主动调节；谐振型直流变换器采用零移相比的移相控制，直接工作于谐振状态，工作于谐振状态；所述电压正常状态控制，当系统电压异常时，谐振型直流变换器采用主动调频控制，通过主动调节谐振变换器的开关频率，改变谐振变换器的输入电压，从而达到各直流变换器的输入电压均衡的目的。2.如权利要求1所述的一种混合型直流电力电子变压器的控制方法，其特征在于，主控制器首先进行电压、电流采样，并对系统电压状态进行检测，决定采用正常或异常控制指令。3.如权利要求1所述的一种混合型直流电力电子变压器的控制方法，其特征在于，当系统处于正常工作状态，所述控制方法执行电压正常状态控制指令，双有源全桥型直流变换器采用移相控制，所述的移相控制采用单移相控制或其他多重移相控制；所述的移相控制采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：付超，武承杰，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：