[發明專利]一種三相分離式混合型電力電子變壓器及其控制方法

在審

• 申請號: 201711101070.6
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107611992A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 劉君;馬曉紅;張迅;曾鵬;陳沛龍;楊濤;曾華榮;楊佳鵬;許逵;陳仕軍;劉宇;田承越
• 申請（專利權）人: 貴州電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/16;H02J3/01
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所52100
• 代理人: 商小川

技術領域

本發明涉及電力電子器件在電力系統中的應用領域，尤其涉及一種三相分離式混合型電力電子變壓器及其控制方法。

背景技術

隨著電力電子技術的發展和廣泛應用，電力電子變壓器日益受到人們的關注。電力電子變壓器在具有占地面積小、結構緊湊、調節能力強等優點的同時，也有容量小、輸入輸出電壓等級低的缺點，其電能傳輸能力遠低于傳統變壓器。

目前傳統變壓器主要功能是實現交流電壓等級的變換，實現電網的輸電和配電功能，不具備對于電網電能質量進行調節的能力，而目前的電力電子變壓器雖然對電網電壓、電流的控制能力較強，但存在傳輸容量較小、電壓等級低的缺點，因此需要提出一種三相分離式混合型電力電子變壓器既具有傳統變壓器容量大，也具有電力電子變壓器對電網電壓、電流較強控制的優點，通過三相分離式混合型電力電子變壓器中的電力電子器件實現無功補償和動態電壓補償的功能，提高電網電能質量，同時目前現有的混合型電力電子變壓器采用三相全橋結構，每相電路互相關聯，無法分別對每一相的無功功率進行獨立補償，進而不能對每相電路電壓補償進行獨立的控制，同時，目前使用的混合型電力電子變壓器無法實現電壓的動態補償，且所采用的電壓補償電路會給電網帶來諧波，對電能質量的影響較大。

發明內容

本發明解決的技術問題：

提供一種三相分離式混合型電力電子變壓器及其控制方法，以解決傳統變壓器不具備電網電能質量調節能力以及目前使用的電力電子變壓容量小的問題，同時用以解決目前的電力電子變壓器無法分別對每一相電路的無功功率進行動態獨立補償和獨立控制，以及目前所采用的電壓補償電路給電網帶來較多諧波，對電能質量的影響較大的問題。

本發明的技術方案：

一種三相分離式混合型電力電子變壓器，包括多繞組變壓器和H橋背靠背變換器，所述的多繞組變壓器包含原邊繞組、第一副邊繞組和第二副邊繞組，多繞組變壓器原邊繞組與10kV電網三角形連接，多繞組變壓器的第一副邊繞組與第一旁路開關連接，所述的第一旁路開關、濾波電感及H橋背靠背變換器依次連接，H橋背靠背變換器與LC濾波器連接，多繞組變壓器的第二副邊繞組分別與第二旁路開關和第三旁路開關連接，所述的第三旁路開關與負載連接，所述的第二旁路開關分別與靜態開關和LC濾波器連接，靜態開關和LC濾波器分別與第四旁路開關連接，第四旁路開關與負載連接。

所述的H橋背靠背變換器為分相結構，每相H橋背靠背變換器均互相獨立，每相H橋背靠背變換器包括一個并聯變換器和一個串聯變換器，所述的并聯變換器和串聯變換器并聯連接。

所述的靜態開關為三相靜態開關，每相靜態開關包含兩個反向晶閘管，所述的兩個反向晶閘管并聯連接。

每個并聯變換器和串聯變換器均包括四個雙向開關結構，所述的雙向開關結構兩兩串聯連接后再并聯連接。

所述的雙向開關結構包括一個IGBT和一個反向二極管，所述的IGBT和反向二極管并聯連接。

一種三相分離式混合型電力電子變壓器，其特征在于：控制方法包括以下步驟：

步驟1：測量三相分離式混合型電力電子變壓器電壓、電流；

步驟2：計算三相分離式混合型電力電子變壓器無功功率，對補償電流進行控制；

步驟3：檢測三相分離式混合型電力電子變壓器電壓故障；

步驟4：三相分離式混合型電力電子變壓器動態電壓補償及控制。

步驟1所述的測量三相分離式混合型電力電子變壓器電壓、電流還包括以下步驟：

步驟1.1測量負載回路的電壓u_a、u_b、u_c、負載回路電流i_a、i_b、i_c；

步驟1.2測量并聯變換器的輸出電流i_Lpa、i_Lpb、i_Lpc以及串聯變換器的輸出電流i_La、i_Lb、i_Lc；

步驟1.3測量串聯變換器的電容電流i_sa、i_sb、i_sc、電容電壓u_ga、u_gb、u_gc；

步驟1.4將測量的負載回路的電壓、電流，并聯變換器和串聯變換器的輸出電流以及串聯變換器的電容電流和電容電壓進行Clark變換。