[發明專利]一種三相多模塊級聯固態變壓器均壓均功率控制方法

無效

• 申請號: 201310207075.2
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN103280987A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 石健將;吳劍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02M3/335;H02M7/5387
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及電力電子技術在電力系統中的應用，尤其涉及一種三相多模塊級聯SST（固態變壓器）均壓均功率控制方法。

背景技術

傳統電力變壓器自被發明以來，因其工作可靠，結構簡單的特點已經成為電力系統中不可缺少的重要組成部分，應用數量龐大。但是它存在顯著缺點：體積大，笨重；輸出電壓無法維持恒定等；其主要功能是實現隔離和電壓等級變換，功能簡單，對電網電能質量沒有改善能力。

固態變壓器的概念早就被提出，它主要是通過使用電力電子器件和電力電子技術來實現電壓轉換和能量傳遞。其突出特點是可以改善電網電能質量，改善輸入端的功率因數和輸出端電壓。因此固態變壓器具有比傳統變壓器更適合智能電網建設的優點，具有很好的發展潛力。

近年來由于電力電子器件的飛速發展使得電力電子技術在電力系統中的應用成為可能。目前的電力電子器件尚不能滿足配電等級的要求，這也是一直限制固態變壓器發展的重要因素之一，可以使用級聯模塊的方式來彌補單個模塊電壓等級的不足。但是級聯方式會引入各模塊間的均壓和均功率不平衡問題，可能導致整個SST系統無法正常工作，必須通過一定的控制策略來實現電壓和功率均衡。

本發明控制方式所應用的主功率拓撲通過多模塊級聯的方式能很好的滿足高電壓等級的要求，但是在此之前的控制方式要么過于復雜，要么不能很好的實現均壓均功率的功能。本發明控制方式不僅能實現均壓均功率的要求同時能夠保證控制方式簡單，容易實現。

發明內容

本發明的目的在于針對現有級聯模塊中存在的電壓和功率不均衡的不足，提供一種三相多模塊級聯固態變壓器均壓均功率控制方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種三相多模塊級聯固態變壓器均壓均功率控制方法，其應用的三相SST功率主電路部分由三級組成：輸入級為高頻有源三相AC/DC整流器，中間級為高頻隔離型DC/DC變換器，輸出級為高頻DC/AC逆變器。輸入級交流側每相采用多模塊串聯，輸入級各個模塊的高壓直流輸出端接對應中間級各模塊輸入端，中間級各模塊輸出端并聯輸出400伏直流，輸出級高頻逆變器把400伏直流變換成輸出220伏/50赫茲交流電。本文所闡述的控制方法包括以下步驟：

1.輸入級采用主從d-q-0變換控制方式：三相SST系統每相的輸入級為多個模塊串聯，確定A相的第一個H橋模塊H_a#1為主模塊，輸入級的控制包括以下步驟：

（a）對主模塊輸出電壓進行采樣，采樣值與給定值進行比較，它們的誤差經過電壓環PI作為d軸電流環的基準；

（b）三相輸入電流采樣值經過abc/dq0變換得到d軸，q軸和0軸三個分量，其中abc/dq0變換所用相位基準由三相輸入電壓采樣值經PLL鎖相環獲得，則d軸分量反應有功電流分量，q軸分量反應無功電流分量，0軸分量反應三相輸入電流幅值是否相同；

（c）d軸以上述電壓環PI輸出作為基準，誤差送入d軸電流PI；q軸以0作為基準，誤差送入q軸電流PI；0軸以0作為基準，誤差送入0軸電流PI然后對三軸PI輸出值進行解耦和反dq0/abc變換，得到調制波u_ca,u_cb,u_cc

（d）u_ca,u_cb,u_cc分別為A,B,C相整流的調制波。同一相中的各個整流模塊共用同一調制波，三角載波依次相移120°，載波與三角波比較得到各模塊的驅動信號。

2.中間級各個DAB模塊控制方式相同，采用電壓前饋后饋控制方法，實現了中間級輸入輸出電壓的比例跟隨關系該步驟包括以下子步驟：

（a）對中間級輸入和輸出電壓進行采樣，將輸入電壓采樣信號與輸出電壓采樣信號進行比較，誤差經過電壓環PI，作為電流內環的基準；

（b）對輸入電流進行采樣，將電流采樣值與電流環基準值比較，誤差經過電流環PI，然后與三角載波進行比較，產生開關管驅動信號。如果電流環PI輸出值為正，則功率正向流動，反之功率反向流動。

（3）輸出級采用SPWM控制方法，SPWM控制方法以正弦波作為調制波，與三角載波比較產生開關管驅動信號,這樣保證輸出電壓為正弦波。