一种级联电力电子变压器直流电压平衡控制策略

基于功率反馈的双闭环功率均衡策略是级联型电力电子变压器隔离级DC-DC变换环节的一种典型控制策略。该策略优点之一是控制过程中明确了变换器传递功率指令这一变量,可以通过对其作处理来调节隔离级传递功率,进而实现多种功能。基于此提出一种改进的整流电压平衡控制策略,在DC-DC变换器各级单元功率指令上引入相应前级整流电压偏差补偿量,通过调节隔离级各单元功率分配以自动实现整流侧直流电压平衡。最后通过仿真与实验验证了这种功率指令补偿式电压平衡策略的有效性。     

级联型电力电子变压器控制策略研究

针对模块级联型电力电子变压器(PET)高压级输出电压和隔离级功率传输不均衡问题,提出高压级采用电压均衡控制,隔离级采用功率均衡控制来解决,低压级采用电压重复控制,以减小逆变器输出谐波,提高PET输出的电能质量。隔离级和低压级输出采用并联的连接方式,避免了低压级不平衡对高压级产生影响。仿真结果验证了上述控制策略与连接方式的正确性与有效性。     

级联矩阵型交直流电力电子变压器预充电策略

与现有四级型交直流电力电子变压器(PET)相比,级联矩阵型PET具有电能变换单元少及功率密度高等特点。级联矩阵型PET内部输入级经高频变压器后直接与输出级耦合,在预充电过程中,若采用传统高压交流侧或低压直流侧充电方式,则需增加相关辅助充电设备或实施复杂的开环充电策略。为解决该问题,本文针对级联矩阵型交直流PET,提出一种简单的开环充电策略。在充电过程中,高低压侧H桥变换器同时解锁,利用辅助充电设备,高压侧级联H桥变换器以固定数量循环轮换投切以产生50%占空比高频方波电压,低压侧H桥变换器持续输出同频同相的方波电压。所提出的充电方法操作简单,无需增加相关辅助充电电路,且充电过程中无电流冲击,实验验证了所提充电策略的有效性和可行性。     

级联型电力电子变压器电压与功率均衡控制方法

对于模块级联型电力电子变压器,如果整流级直流输出电压不均衡或各双有源DC-DC变换器(DAB)模块传递的功率不均衡,可能导致开关器件电压或电流应力分配不均。因此提出在整流级采用电压均衡控制,在DAB级采用功率均衡控制来解决整流级输出电压的不均衡问题和因各DAB模块参数不匹配导致的功率不均衡问题。对于该功率均衡控制,是利用各整流模块占空比的有功分量作为反馈量来调节各DAB模块占空比实现的。电压均衡控制与功率均衡控制共同作用,以使系统达到整流级直流输出电压均衡和各DAB模块功率均衡的目的。此外,该功率均衡控制可以很容易由DSP实现,且不需要任何电流传感器。该控制方法已得到仿真验证,并在模块级联型电力电子变压器实验平台上得到实验验证。     

级联型电力电子变压器三相电压暂降隔离能力分析

级联型电力电子变压器(PET)在中低压配电网应用前景广泛,深入研究其电压暂降隔离能力,对于其器件参数选择、储能容量配置、减少电压暂降治理装置配置等工作具有重要价值。文中通过理论推导,研究了级联型PET电压暂降隔离能力的限制因素:针对输入级,深入研究了调制比、直流链电容电压波动以及开关器件电流有效值限制对其电压暂降隔离能力的影响;针对隔离级,详细分析了移相比、开关器件电流有效值及峰值限制对其隔离直流链电压跌落能力的影响;明确了不同设计参数下输入级和隔离级电压暂降隔离能力的主要限制因素,并建立了级联型PET电压暂降有效隔离区域。最后,通过仿真验证了研究结果的正确性。     

负载不平衡电力电子变压器直流电压平衡控制策略

电力电子变压器网侧级联H桥整流器需采用中大功率高压直流电容器来维持直流电压稳定,因此如何稳定直流侧电容电压以及降低电容容值尤为重要。文中首先建立级联H桥整流器平均数学模型,依据瞬时功率平衡推导出直流侧电容谐波数学模型并进一步分析对电路产生影响。提出一种基于陷波器滤波算法用于动态检测并抑制直流电容电压倍频干扰,在不增加直流电容器情况下实现降低直流电容和抑制直流电压振荡,同时采用载波移相调制算法引入脉冲补偿机制实现电压平衡控制。最后通过MATLAB/Simulink仿真平台验证,结果表明,所提控制策略有效地抑制谐波稳定直流电容电压输出平衡。     

级联H桥型电力电子变压器隔离级高频电流波动抑制策略

串联谐振型双有源桥变换器(DABSRC)由于具有控制简单及软开关范围宽的特点,可用在级联H桥型电力电子变压器隔离级DC-DC电能变换环节中。考虑电力电子变压器各相单元存在二倍电网工频瞬时功率波动,导致隔离级DABSRC高频电流幅值呈现相同波动,且过大波动将会增加隔离级开关器件导通损耗和电流应力。为解决该问题,文中以优化高频电流有效值为目标,提出一种零序电压注入控制策略,通过在交流侧级联H桥变换器中注入零序电压,降低了隔离级DABSRC开关器件电流应力。最后,利用苏州同里10 kV交流/750 V直流3 MVA级联H桥型电力电子变压器工程示范样机进行验证,仿真及样机测试结果证明了控制方法的有效性。     

电力电子变压器非正序电压补偿控制策略

三相不平衡是配电网常见的扰动之一,它会使电力电子变压器内部级联模块产生功率偏差,破坏高压直流链路层各个级联模块功率平衡,导致直流母线电压波动。传统解决方法多采用功率反馈型被动控制策略,这里通过对级联型电力电子变压器并网逆变器直流链路层三相功率方程的分析,提出主动补偿序电压调节三相功率流动方法,目的是使三相功率重新平衡,保持直流母线电压稳定。还分析了零序电压补偿法和负序电压补偿法的作用机理,简要讨论了两种方法在实际应用中的差异。仿真及实验分析表明,序电压补偿法具有良好的跟踪控制性能,响应快,且具有抗干扰能力强、暂态性能优越等特点。     

级联式电力电子变压器的电压平衡控制策略

针对中压配电网中普遍存在的三相不对称现象,采用级联H桥分离直流母线结构的电力电子变压器,为了解决直流侧电压平衡问题,在输入电压和输出负载不对称时,提出了一种新的负序电压注入法控制相间直流电容电压平衡,建立了每相平均功率与负序电压之间的关系,在dq坐标系中对负序电压进行了计算,避免了复杂的三角函数求解。计算结果中不含电网电流,无需对电流进行正负序分离,只需采用单电流内环控制。另外,在输出级采用调节占空比的方法实现相内直流电容电压的平衡控制。仿真结果表明了所提控制策略的有效性。     

电子电力变压器与常规电力变压器的并联技术

在分析电子电力变压器（EPT）与常规电力变压器并联原理的基础上,提出将常规电力变压器的副方电压作为EPT输出电压的参考电压,以减少EPT与常规电力变压器并联时所产生的环流。在传统比例积分（PI）控制基础上提出了一种参考电压前馈的瞬时电压电流双闭环反馈的并联控制策略,并详细分析了其控制性能。理论分析表明,与常规PI控制策略相比,所提出的控制策略的稳态精度高、动态响应快捷。以单台EPT与单台常规电力变压器构成的并联系统为例,在MATLAB时域环境下进行了仿真研究,同时在基于数字信号处理器TMS320F2812所构建的试验系统中进行了试验验证。仿真和试验结果表明,所提出的常规控制策略获得了良好的均流调制特性,具有良好的动态响应特性,可实现不同容量EPT与常规电力变压器并联运行时的负荷合理分配。     

级联式电力电子变压器的主动非均衡功率控制

电力电子变压器是交直流混合配电网的关键设备,为提高级联式电力电子变压器轻载运行效率,文中结合混合脉宽调制技术的非均衡特性,提出一种基于功率主动非均衡控制的效率优化策略。通过输入级级联H桥变换器在混合脉宽调制下的损耗分析以及隔离双向DC/DC变换器的损耗分析,建立了级联式电力电子变压器运行效率模型,据此分析各单元功率非均衡分配以提升整体运行效率的可行性。对混合脉宽调制下各单元功率稳定运行范围进行了推导,并提出适用于系统轻载效率优化的功率主动非均衡控制策略。最后,通过实验对所提控制策略与传统功率均衡控制进行了对比验证,结果表明所提功率非均衡控制可降低轻载条件下的系统损耗,提高电力电子变压器的整体效率。     

基于双主动桥输入输出电流协调控制的二次纹波电压抑制策略

单相电力电子变压器(PET)隔离级传输二次脉动功率较少且不可控,使其直流侧出现较大幅度的二次纹波电压,将影响系统供电质量以及供电可靠性。在传统双主动桥(DAB)降阶等效模型中加入开关电阻、变压器磁化电感和铜耗电阻,提升了二次脉动功率传输的准确性;在DAB控制中,电流内环采用比例-积分-谐振(PIR)控制,并引入低压直流侧二次纹波电流前馈,使高低压直流侧二次脉动功率向负载侧稳定传输,高低压直流侧二次纹波电压幅值显著减小;为加快控制器动态响应速度,对控制器关键参数进行优化设计,最后通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。     

级联型电力电子变压器固定轮换混合PWM调制算法

电力电子变压器已在智能电网、混合微网等领域得到广泛关注,提高工作效率对其广泛应用具有重要意义。针对电力电子变压器输入级H桥的损耗情况,提出一种固定轮换混合PWM调制算法。该调制算法可使PET各输入级单元在每个轮换周期内的工作模式进行规律性变化且每个时刻仅有一个单元处于高频开关状态,在保证各单元功率均衡输出的条件下,使系统整体开关频率降低,器件开关损耗减少,从而提高电力电子变压器的效率。此外,该调制算法易于实现,无需复杂控制策略。最后搭建小功率实验平台,通过与载波移相调制下电力电子变压器的效率相比较,验证了所提调制算法的有效性。     

级联型电力电子变压器逆变级虚拟同步机控制策略

为了降低对主网的冲击,级联型电力电子变压器的逆变级输出波形应稳定,没有畸变。然而,当其带不平衡负载时,输出侧电压会出现严重的不平衡及二倍频波动分量。采用PI与PR相结合的虚拟同步机控制策略,消除二倍频分量且使逆变级能够输出平衡的三相电压。建立MATLAB/Simulink仿真模型,与传统VSG进行对比,仿真结果证明了所采用方案的可行性。     

级联型电力电子变压器并联运行的改进下垂控制策略

为了提升级联型电力电子变压器并联运行时的稳态和动态性能,在传统下垂控制的基础上提出了一种改进下垂控制策略。首先,建立传统下垂控制的并联系统等效电路,研究其存在电压控制偏差较大、均流控制精度不高且动态特性较差等问题的原因;然后,通过闭环控制实现对输出电压控制偏差的补偿,推导负载电流与移相角的函数后对其泰勒级数展开式进行线性化处理,并将处理结果作为电流前馈的系数,提升稳态时电压控制的精准度、电流控制的均衡度以及动态时的快速调节能力;最后利用公共直流母线电压取代各自采样的输出电压作为控制反馈值,降低了线路阻抗对电流均衡度的影响。通过一套3台电力电子变压器组成的并联系统进行验证,实验结果表明:该改进下垂控制策略可将并联系统的功率离散度降低至0.18%,直流电压控制偏差降低至0.2 V,验证了工程应用的有效性、可行性和实用性。     

电力电子变压器输出侧电压谐波抑制策略

电力电子变压器(PET)的供电电能质量与其控制策略的选择密切相关,以基于模块化输出的PET为研究对象,提出了一种抑制PET输出侧电压谐波的主从控制策略.首先阐述了 PET的拓扑结构及工作原理;其次分析了造成PET输出侧电压畸变的原因,基于此,利用PET输出侧从逆变器可用容量来补偿负载电流中的谐波分量,而主逆变器仅提供负...     

级联型电力电子变压器分级解耦控制

应用于交直流混合配电网的级联型电力电子变压器(PET)能够实现柔性互联、电压变换、电气隔离和功率控制等多种功能.由于级联型PET内部的级联H桥级和双有源桥级之间电气耦合程度高且控制目标不同,提出一种分级解耦控制方案,在简化控制架构的同时可实现各级的独立灵活控制.此外,针对级联型PET采用多个功率单元输入串联输出并联的拓...     

输出电压恒定的电力电子变压器仿真

介绍了电力电子变压器的优点、目前的研究状况；指出了用电力电子变压器解决电能质量问题是今后的发展趋势；着重讨论了电力电子变压器的工作原理，推导了高频变压器中的磁链关系式，比较了采用基于有效值和瞬时控制的电力电子变压器的动态响应，并用仿真验证了理论推导的正确性和所采用的控制策略的有效性。结果表明，电力电子变压器体积小、重量轻，不但可以实现电能传输、电压隔离、匹配等功能，还能抑制电压跌落、上升和闪变等动态电能质量对输出电压的影响，是建设“绿色电网”、“数字电网”的关键设备之一，对其进行研制和使用可以取得巨大的经济和社会效益。     

电力电子变压器研究综述

电力电子变压器(PET)除了具备传统变压器的功能之外,还具有潮流控制、电能质量调节和维持系统稳定等优点,符合近年来智能电网的发展需求,受到了极大关注。就目前PET的几个主要关键技术发展进行了综述,首先介绍了对PET研究的必要性及其工作原理,其次对现阶段国内外提出的PET拓扑结构作了仔细分析,再次,通过对其典型控制策略进行了总结,得出其控制的实质,由此建立其数学模型及相应的控制方法,然后分析了PET功能拓展的几种方案和其应用领域,最后总结了国内外对PET总体的发展概况,并对其今后发展方向进行了展望。本文旨在对电力电子变压器的研究进行阶段性总结,希望对其领域的研究提供参考价值。     

三角形级联固态变压器的多直流电压平衡控制

级联固态变压器可以直接接入高压配电网,但其存在的直流电压不平衡和功率不均衡问题,将严重影响装置可靠运行。针对三角形级联固态变压器提出了一种多直流电压平衡控制方法,并在建立装置的平均功率模型的基础上,对比分析了其在不同控制方法下的相内和相间功率特性。所提出的方法在满足直流电压平衡和功率均衡调节的同时消除了传统方法中直流变换环节的电流传感器。通过仿真和实验对所提方法的有效性进行了验证,结果表明该方法大幅简化了控制系统,并给装置带来了更好的不平衡无功补偿能力。