[發明專利]一種電力電子變壓器及其控制方法

有效

• 申請號: 201611124272.8
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106655794B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 牛化鵬;張海龍;吳金龍;孟向軍;鄭月賓;辛德鋒;謝劍;王高鵬;閆鑫;徐明明
• 申請（專利權）人: 國網智能電網研究院;國網遼寧省電力有限公司鞍山供電公司;國網北京市電力公司;國家電網公司;許繼集團有限公司;西安許繼電力電子技術有限公司;許繼電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M5/42
• 分類號: H02M5/42
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 崔旭東

本發明涉及一種電力電子變壓器及其控制方法，通過在三級型電力電子變壓器的至少其中一級設置多個并聯的子模塊，根據直流系統的輸出功率確定子模塊投入或切除的數量，該方法控制原理簡單，在輕載時有效減小損耗，提升系統的工作效率，提高變壓器的使用壽命。該方法還根據設置的優先級別，實時統計系統各功率子模塊的累積運行時間，根據輸出功率的需求按照累計運行時間的長短逐個投入或切除子模塊，有效降低各功率模塊平均運行時間，提升系統投入或切除子模塊時的電壓穩定性。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及一種電力電子變壓器及其控制方法。

背景技術

電力電子變壓器又稱為固態變壓器、智能通用變壓器、或柔性變壓器，它是以電力電子變流技術和電磁感應技術為基礎的新型變壓器，徹底改變了傳統變壓器的系統結構，在實現常規電力變壓器電壓等級變換、電氣隔離和能量傳遞等基本功能的基礎上，還可以實現雙向潮流控制、電能質量控制等許多額外功能，是下一代智能電網建設的關鍵裝備。

目前的電力電子變壓器有多種拓撲結構，一般包含高壓級、隔離級和低壓級三個部分，其中高壓級一般采用級聯多電平的結構，隔離級一般采用多個DC/DC模塊并聯的結構。然而，目前這些電力電子變壓器在不同負載下功率模塊均處于工作模式，在實際應用中，配網中的負載波動較大，使得電力電子變壓器輕載時產生的損耗大、效率低，制約電力電子變壓器的實用化。

發明內容

本發明的目的是提供一種電力電子變壓器及其控制方法，用于解決電力電子變壓器輕載時產生的損耗大、效率低的問題。

為解決上述技術問題，本發明提出一種電力電子變壓器，包括五個變壓器方案：

變壓器方案一，所述電力電子變壓器為三級型，包括整流級、隔離級和逆變級，至少其中一級包括兩個以上并聯的子模塊。

變壓器方案二，在變壓器方案一的基礎上，所述整流級包括兩個以上的整流單元，每個整流單元包括并聯的兩個以上AC/DC子模塊；所述隔離級包括輸出端并聯的兩個以上的隔離單元，每個隔離單元包括并聯的兩個以上的DC/DC子模塊；所述逆變級包括一個逆變單元，包括并聯的兩個以上的DC/AC子模塊；整流單元之間的交流側級聯，每個整流單元直流側分別連接對應的隔離單元，每個隔離單元的輸出端并聯后連接所述逆變單元。

變壓器方案三，在變壓器方案二的基礎上，所述AC/DC子模塊采用H橋或MMC電路拓撲。

變壓器方案四，在變壓器方案二的基礎上，所述DC/DC子模塊采用CLLC變換器拓撲、CLLLC變換器拓撲或者移相全橋電路拓撲。

變壓器方案五，在變壓器方案二的基礎上，所述DC/AC子模塊采用兩電平或三電平電路拓撲。

為解決上述技術問題，本發明還提出一種電力電子變壓器控制方法，包括五個方法方案：

方法方案一，所述電力電子變壓器為三級型，包括整流級、隔離級和逆變級，至少其中一級包括兩個以上并聯的子模塊；根據系統輸出功率確定所述子模塊投入或切除的數量。

方法方案二，在方法方案一的基礎上，所述子模塊的投切方式包括逐個投入或切除。

方法方案三，在方法方案二的基礎上，對于所述三級型中的兩級或三級包括至少兩個并聯子模塊的電力電子變壓器，同步控制所述各級投入與切除子模塊的數量。

方法方案四，在方法方案一、方法方案二或方法方案三的基礎上，按照優先級別投入或切除所述子模塊。

方法方案五，在方法方案四的基礎上，所述優先級別按照所述子模塊的累計運行狀態確定，當投入子模塊時，累計運行時間短的子模塊優先投入，當切除子模塊時，累計運行時間長的子模塊優先切除。