[發(fā)明專利]基于虛擬慣量的混合型電力電子變壓器調(diào)頻調(diào)壓控制策略

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810751123.7
• 申請日: 2018-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN109038691A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙劍鋒;孫海翔;季振東;汪泓
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/48
• 分類號(hào): H02J3/48;H02J3/50;H02M5/458
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 吳海燕

1.一種混合型電力電子變壓器，其特征在于：包括多繞組變壓器和三個(gè)單相電力電子串并聯(lián)背靠背變換器；

所述多繞組變壓器包括鐵磁芯、一次側(cè)繞組、二次側(cè)主繞組和二次側(cè)移相輔助繞組；

所述一次側(cè)繞組為三角形連接，所述二次側(cè)主繞組為星形連接，并由中性點(diǎn)處引出零線，所述二次側(cè)移相輔助繞組為三角形連接；

所述一次側(cè)繞組連接電網(wǎng)；

所述二次側(cè)主繞組經(jīng)由靜態(tài)開關(guān)串聯(lián)連接所述三個(gè)單相電力電子串并聯(lián)背靠背變換器輸出側(cè)后連接負(fù)載；

所述二次側(cè)移相輔助繞組經(jīng)由濾波器連接到所述三個(gè)單相電力電子串并聯(lián)背靠背變換器，其輸出端經(jīng)LC濾波器接到負(fù)載；

所述靜態(tài)開關(guān)在故障時(shí)，將所述三個(gè)單相電力電子串并聯(lián)背靠背變換器投切并網(wǎng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型電力電子變壓器，其特征在于：所述單相電力電子串并聯(lián)背靠背變換器包括前級(jí)三相兩電平全控整流橋、6個(gè)切換裝置構(gòu)成的三個(gè)切換橋、電容器，與所述至少一個(gè)切換橋并聯(lián)連接、及后級(jí)逆變H橋；控制所述至少一個(gè)切換橋以控制所述混合型電力電子變壓器在輸入電壓改變的情況下減少輸出電壓變化。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合型電力電子變壓器，其特征在于：所述前級(jí)三相兩電平全控整流橋包含6個(gè)IBGT和6個(gè)反向并聯(lián)二極管，每兩個(gè)IGBT和反向并聯(lián)二極管首尾串聯(lián)組成一個(gè)橋臂，構(gòu)成三個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂的中點(diǎn)與該相多繞組變壓器的二次側(cè)移相輔助繞組連接；所述前級(jí)三相兩電平全控整流橋輸出級(jí)與直流環(huán)節(jié)相連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合型電力電子變壓器，其特征在于：所述后級(jí)逆變H橋包含4個(gè)IGBT和4個(gè)反向并聯(lián)二極管，每兩個(gè)IGBT和反向并聯(lián)二極管首尾串聯(lián)組成一個(gè)橋臂，構(gòu)成兩個(gè)橋臂，作為所述單相電力電子串并聯(lián)背靠背變換器的輸出端口。

5.一種基于虛擬慣量的混合型電力電子變壓器調(diào)頻調(diào)壓控制策略，其特征在于：在虛擬同步機(jī)的基礎(chǔ)上，建立有功、無功功率方程，前級(jí)實(shí)現(xiàn)有功調(diào)頻、無功調(diào)壓控制，后級(jí)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)電流控制及電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)電壓穩(wěn)定控制。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于虛擬慣量的混合型電力電子變壓器調(diào)頻調(diào)壓控制策略，其特征在于：所述前級(jí)AC/DC有功-頻率控制：根據(jù)虛擬同步電機(jī)的機(jī)械方程、勵(lì)磁方程建立前級(jí)AC/DC有功-頻率控制，根據(jù)上級(jí)電網(wǎng)頻率的波動(dòng)情況，瞬時(shí)變化控制器提供功率緩沖ΔP使其能夠保證負(fù)荷側(cè)頻率不變。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于虛擬慣量的混合型電力電子變壓器調(diào)頻調(diào)壓控制策略，其特征在于：所述前級(jí)AC/DC無功-電壓控制：根據(jù)虛擬同步電機(jī)的機(jī)械方程、勵(lì)磁方程建立前級(jí)AC/DC無功-電壓控制，根據(jù)上級(jí)電網(wǎng)電壓跌落情況，通過改變控制器輸入級(jí)輸出的電壓幅值，從而改變上級(jí)電網(wǎng)與所述混合型電力電子變壓器之間交換的無功功率。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于虛擬慣量的混合型電力電子變壓器調(diào)頻調(diào)壓控制策略，其特征在于：所述后級(jí)并網(wǎng)電流控制：通過結(jié)合所述混合型電力電子變壓器并網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和虛擬同步電機(jī)電氣方程，對于得到的電流指令信號(hào)的跟蹤采用準(zhǔn)比例諧振控制器實(shí)現(xiàn)。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于虛擬慣量的混合型電力電子變壓器調(diào)頻調(diào)壓控制策略，其特征在于：所述電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)電壓穩(wěn)定控制：通過采用同步參考結(jié)構(gòu)比例積分控制，采集LC濾波環(huán)節(jié)的電容輸出電流i_C通過基于全通濾波器的垂直信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)虛擬的垂直信號(hào)，通過αβ/dq0變換得到基于d軸和q軸的信號(hào)，再對電流采用內(nèi)環(huán)PI閉環(huán)控制，同時(shí)使用電容電壓外環(huán)PI控制，電流內(nèi)環(huán)控制實(shí)現(xiàn)對于電壓穩(wěn)定的控制。