电力电子变压器在输电系统中的控制策略研究

电力电子变压器(PET-Power Electronic Transformer)是一种新型的电能转换设备,它通过电力电子变换技术实现电力系统中的电压变换和能量传递.研究了PET在电力系统中的控制问题,提出了在单机无穷大系统中与发电机相连的PET的控制策略,并在MATLAB环境中进行了时域仿真研究.仿真结果表明,在系统中出现扰动的条件下,PET能有效的提高系统阻尼,改善系统电压特性,提高了电力系统的稳定性.     

电力电子变压器控制策略研究

传统的工频变压器体积大、重量重、效率低,严重制约了车载电传动系统的整体性能的进一步提升。采用无工频变压器的电力电子变压器技术通过高压电力电子技术实现电能变换,由其为核心构成新型轻量化、高能效的电传动系统,可以彻底摆脱传统对工频变压器的依赖。本文对电力电子变压器的主电路拓扑结构和控制策略进行深入研究。在Matlab/Simulink仿真环境下对主电路拓扑及控制策略进行验证,证明主电路拓扑结构的合理性和控制策略的有效性。     

电力电子变压器在电网故障中的控制策略

电力电子变压器不但能完成常规电力变压器的基本功能,还具有优良的控制性能。为改善电力电子变压器在电网故障时的控制效果,首先分析了电力电子变压器拓扑结构,然后通过对传统PI控制器加入复数积分和微分环节,提出了一种适用于不对称故障的电力电子变压器控制策略,减小稳态误差并提高动态响应速度。最后将该控制策略应用于发生单相接地故障的配电网中进行仿真分析。结果表明,所设计的电力电子变压器具有良好的稳态控制效果,在电网发生故障时仍能保证稳定输出三相电压。     

面向中压配电网的电力电子变压器控制策略研究

为实现电力电子变压器在电力系统中保证各环节稳定工作以及良好的电能质量,根据电力电子变压器的自身特点,采用分级策略控制其运行工作,输入级与隔离级分别采用电压电流双闭环和电压闭环控制,用以稳定后逆变器的直流电压;输出级采用电压单闭环控制和恒频恒压(V/f)控制。搭建了基于Matlab/Simulink的三级电力电子变压器中压配电仿真系统,通过仿真实验验证了PET在两种控制策略下都能够输出稳定的三相电压电流,同时有效减少了谐波污染;对比不同控制策略下系统各环节的波形变化情况,对电力电子变压器在中压配电网的工程应用具有一定参考价值。     

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。     

基于复合控制的电力电子变压器控制策略研究

在电力电子变压器（PET）中,针对高频变压器连接的输入级与输出级的变换器,现有的调制方法由电压、电流矢量计算和占空比组成,使得控制策略太复杂。在本文中,提出了一种复合控制应用在整个系统中,复合控制器由前馈解耦控制和智能预测控制两部分组成。前馈控制将基于PET系统中的交叉耦合电势进行完全解耦,然后智能预测控制通过的离散模型来预测电路变量,确保交流输出的电流参考值最接近前馈项的估计值。并且在下一个采样周期,选择最合适的开关状态来驱动功率器件。对系统输入和输出之间的不同电压幅值以及负载功率的变化进行仿真实验,仿真结果表明能够改善系统的稳态性能以及抗干扰能力,并得到单位功率因数运行,研究表明了所提出方法的正确性和有效性。     

配电系统电力电子变压器的研究

供电可靠性及电能质量一直是用户和供电部门密切关注的问题。在电网中，变压器是电能转换的最基本的元件，但常规变压器难以对供电可靠性的提高和电能质量的改善作出贡献。本文介绍了一种全新的产品一电力电子变压器，它具有提高供电可靠性、改善电能质量并且体积小、重量轻、环保效果好等一系列优点，可以较好地解决这些问题。在对电力电子变压器现有方案进行分析的基础上，本文提出了一种新的实现方案，计算机仿真结果表明：变压器原方可以实现输入电流波形为正弦称功率因数接近于1，变压器副方可以获得良好的输出电压、电流。     

电力电子变压器研究综述

电力电子变压器在兼备传统电力变压器的同时,具有优化配置各种电源、改善供电质量、控制功率潮流和提高系统稳定性等功能,是未来配电网实现电力变换与控制的主要载体之一。介绍了电力电子变压器的工作原理、拓扑结构、控制策略,并结合未来智能配电网对电力变换与控制的需求,对电力电子变压器的发展进行了展望。     

面向智能配电网的电力电子变压器研究

电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)是一种新型的电能转换工具,它不仅具备传统变压器变压、隔离的基本功能,而且还兼具电能质量控制的功能。文中基于电力系统的高效环保等目的,提出了一种适用于智能配电网的电力电子变压器,分析了一种三级式拓扑结构,针对三级式拓扑结构,研究控制策略的实现,揭示了电网与负载之间能量交换机理。基于上述研究搭建了一台100 k W 600 V/220 V三相四线制实验样机,经实验结果验证文中所述的三级式拓扑结构与控制策略是可行的,且具有一定的参考价值。     

电力电子变压器电路拓扑与控制策略研究

介绍了与传统电力变压器的概念有着极大不同的电力电子变压器。着重分析了电力电子变压器的工作原理及其主要拓扑结构、典型控制策略，并对拓扑和控制策略提出了多项改进措施。在此基础上，探讨了实现电力电子变压器的关键技术，并提出了有效的解决方案。最后根据交流柔性输电技术发展的需求，提出了电力电子变压器的多项扩展功能。     

电力电子变压器公共冗余结构及容错控制策略

电力电子变压器(PET)包含大量电力电子器件,其子模块故障率相对较高,严重影响了供电可靠性.为提高级联H桥型PET的可靠性及容错能力,针对级联H桥的结构及运行特点,提出了 一种双子模块公共冗余结构.该结构通过双向开关切换阵列灵活切换2个冗余子模块之间的连接方式,能够在PET内部任意单子模块和双子模块故障情况下实现备用功...     

一种三相级联型电力电子变压器及其控制策略研究

针对直流微网的并网问题,设计一种三相级联型电力电子变压器,高压交流输入级采用星形级联型H桥拓扑,低压直流输出级使用输出并联的隔离式双向主动全桥结构。在直接接入交流配电网的同时,为分布式能源提供了一个稳定的直流接口。文中针对两级分别设计了闭环的控制方法,特别是对于高压级的星形级联型拓扑提出了一种简单的相间和相内直流侧平衡控制方法。通过仿真和实验验证了上述拓扑结构和控制策略的可行性和有效性。     

Multi‐function combined operation and control strategy of electronic power transformer for power quality improvement

High penetration of power electronic devices and nonlinear loads can negatively affect the power quality of the distribution system. The conventional method of improving the power quality is to employ an extra distribution static synchronous compensator (D‐STATCOM ) or an active power filter (APF ) for compensating reactive power and mitigating current harmonics. This paper proposes an electronic power transformer (EPT ) without the aforementioned additional equipment, which can realize multi‐function coordinated operation, including active power transmission, voltage conversion, reactive power compensation, and current harmonics suppression, based on the distribution system need. The multifunctional EPT consists of three stages, namely cascaded multilevel AC /DC rectifiers, dual‐active bridge (DAB ) converters with medium‐frequency transformers, and DC /AC inverters. The mathematical model of each stage is established and analyzed. Meanwhile, the control strategies of three stages are presented. Finally, a simulation model is built by MATLAB /Simulink to demonstrate the effectiveness of the strategy and operating principle of the proposed EPT . © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于电力电子变压器的三端协调控制

为研究电力电子变压器对主网、交流微网、直流微网的三端协调控制,根据微网内分布式能源出力与功率缺额,提出了一种确定储能荷电状态预期值的方法。并基于此荷电状态值,综合考虑微网内源、荷、储三者关系,将微网运行状态划分为电源型微网和负载型微网。电力电子变压器根据微网类型,控制交直流微网功率流向与大小,最大化消纳分布式能源,以减少微网对配网的功率回馈次数及回馈时产生的功率损耗。仿真结果和实验数据验证了所提划分方法和控制策略的有效性。     

配电系统电子电力变压器不对称负载仿真

配电系统中经常会出现不对称负载运行的情况，研究不对称负载情况下电子电力变压器的特性和控制策略，对于电子电力变压器在配电系统中应用有重要意义.通过分析原方系统和副方负载的要求，提出了一种简单而有效的控制方案：其输入级在d-q轴系中采用直流电压外环和交流电流内环的双环解耦控制，其输出级采用基于输出电压瞬时值反馈的双环控制.在Matlab/Simulink环境下建立了仿真模型，通过对空载、满载、单相负载、不平衡线负载和非线性负载等条件下的仿真表明，针对三相四线配电系统电子电力变压器所设计的控制方案，无论是在对称负载还是不对称负载条件下，电子电力变压器都能实现原方系统输入电流正弦和负荷侧供电电压恒定，具有良好的负载特性。     

配电系统电力电子变压器拓扑结构综述

电力电子变压器(PET)是一种结合电力电子变换器和高频变压器而构成的电能传输设备,在坚强智能电网的建设中有着巨大的应用价值。本文对国内外研究的配电系统电力电子变压器热点拓扑结构做了分类,并针对各种实现方案进行了分析和对比。指出电力电子变压器在减小自身体积和重量、电能质量调节等方面具有传统变压器不可比拟的优势。尤其是具有直流环节的三级型结构,其良好的控制性能使电力电子变压器可实现更多的功能,也为分布式发电系统更好地融入智能电网提供了通道,是电力电子变压器未来的发展方向。最后就电力电子变压器的实际应用提出了需要重点研究的几个关键问题。     

适用于岸电系统的逆功率及故障控制策略

为抑制岸电系统中并网时由于岸船两侧电压幅值、频率差引起逆功率现象,以及防止故障时由于电压跌落导致的船舶脱网,文章提出基于岸电系统的运行特点的逆功率保护控制策略与故障控制策略。通过分析不同逆功率现象产生的原因,结合岸电系统的预同步控制与下垂控制策略,调整岸侧变频电源幅值、频率,以完成对逆功率的快速抑制;根据故障时的电压跌落程度,调整岸侧变频电源中电流内环控制的电流参考值,增加岸侧输出的无功功率,以支撑合闸点电压恢复,快速恢复对船侧负荷的供电。通过Simulink平台搭建岸电系统进行仿真,仿真结果表明了上述两种故障控制策略的正确性,能够有效地抑制合闸时的逆功率现象以及故障后快速恢复对船侧负荷的供电,实现岸电系统的稳定、安全运行。     

电子调压电炉变压器及其控制策略

传统电炉变压器中复杂的调压绕组和分接头的频繁动作会严重影响供电可靠性、降低其使用寿命,还会给电网电能质量以及工艺生产质量带来不利影响。提出了一种新型电子调压电炉变压器,利用含有高压绕组、工作绕组和控制绕组的三绕组变压器,以及3个相互配合的变换器,对工作绕组输出进行调节,可省略或者大幅减少分接头,同时实现输出电压连续调节,因而可大幅提高供电可靠性和供电电能质量。详细分析了电子调压电炉变压器的拓扑结构,提出了相应的协调控制策略。仿真结果表明了所提电子调压电炉变压器具有良好的性能。     

多电平直流链电力电子变压器控制策略研究

多电平直流链电力电子变压器(PET)中间级子模块拓扑包括半桥和双有源桥两部分。直流链两端电路不同的结构和控制策略会造成直流链电压的波动和不稳定。传统控制策略需要大量电流传感器,并且控制链路上的低通滤波器影响了系统的动态响应。文中提出了一种多电平直流链PET的控制策略,由串并联功率模块中的半桥电路稳定直流链总输出电压,由双有源桥电路实现直流链不同模块之间的均压。同时,所提控制策略只需要中压直流端口连接电感处的一个电流传感器,所有功率模块均不使用电流传感器,节省了系统的成本。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于MMC的电力电子变压器保护系统研究*

介绍了基于MMC的电力电子变压器主电路拓扑及运行原理;对其可能出现的故障类型配置了相应的故障量测点以及保护方法;对MMC型电力电子变压器中存在的特殊故障及保护问题进行了详细分析,包括交流输入侧接地电阻的选择对交流侧接地故障和直流侧单极接地故障的影响,直流双极短路故障发生后采用具有直流故障电流抑制能力的箝位双子模块替换半桥子模块之后产生的过电压问题,以及电力电子变压器隔离级串联电容迅速放电产生冲击过电流问题;针对以上问题提出了相应的保护应对策略,并通过PSCAD仿真证明了所提策略的正确性和有效性。