[發明專利]一種可進行雙向啟動的電力電子變壓器及其控制方法

有效

• 申請號: 202010067723.9
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111146951B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 趙文健;于向恩;李直;劉韜;段飛躍;吳霆霆;呂赫楠;楊帆
• 申請（專利權）人: 特變電工西安電氣科技有限公司;特變電工新疆新能源股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了一種可進行雙向啟動的電力電子變壓器及控制方法。該控制方法基于隔離型雙有源橋（DAB）拓撲結構的電力電子變壓器模塊，可通過電力電子變壓器控制器與模塊控制器之間的通信配置模塊從隔離變壓器原邊或副邊啟動，使得模塊的啟動方式不受限制，電力電子變壓器設備的啟動方法更加靈活，適用于從高壓側啟動和低壓側啟動的場景；同時電力電子變壓器模塊未參與控制器通信的一端可配置為觀測端口輸出模塊運行時的內部狀態，便于實現模塊運行狀態的可視化，保障設備穩定運行。

技術領域

本發明屬于電力設備控制技術領域，具體涉及一種可進行雙向啟動的電力電子變壓器及其控制方法。

背景技術

近幾年，電力電子技術得到長足發展，電力電子設備在輸配電、電機控制等多個領域都得到廣泛研究和應用。受限于電力電子器件的耐壓和載流，目前在中壓、高壓領域的研究應用主要著眼于模塊化級聯技術。通過低壓、小功率的模塊級聯滿足高壓、大功率的應用需求。其中在高壓直流輸電領域以模塊化多電平變流器（MMC）為代表，在中壓配網領域電力電子變壓器（SST）的概念成為了研究熱點。電力電子變壓器一般通過模塊串聯進行中壓并網，通過模塊并聯構造低壓端口。模塊包含高頻變壓器作為隔離單元，把中壓側和低壓側進行隔離，以構造功率解耦、電氣解耦的模塊單元。由于電氣隔離和自取電要求，電力電子變壓器控制器一般都分為兩部分，也即原副邊各一個控制器，兩個控制器分別從原邊和副邊獨立自取電進行工作。原副邊控制器之間設有通信鏈路，相互傳輸狀態數據，用以匯總至電力電子變壓器控制器進行控制和監測以及下發控制參數。

由于電力電子變壓器模塊分為隔離變的原邊和副邊，因此電力電子變壓器模塊的啟動方式也可從隔離變的原邊啟動或副邊啟動。從設備端看也即電力電子變壓器整機可從中壓側啟動或低壓側啟動。電力電子變壓器的啟動方式不同，對應的通信數據和控制策略也不同。模塊控制器多采用自取電模式，若變壓器模塊從隔離變原邊啟動，則模塊原邊控制器先得電，反之副邊控制器先得電。模塊控制器得電后便可與電力電子變壓器控制器進行通信，進而對副邊進行充電，使副邊控制器得電，最后轉入運行態。從任意一端進行啟動，則模塊控制器原副邊之間、模塊控制器與電力電子變壓器控制器之間的通信數據各有不同，因此對應著不同的控制軟件。模塊的啟動策略一旦固化到模塊控制器不能修改，無法滿足電力電子變壓器從兩端啟動的實際需求。

為縮小隔離變體積，隔離變兩端的開關管工作頻率較高，模塊控制器的工作周期也較短。在每個控制周期內模塊需要收發大量數據，一方面接收控制參數，另一方面需要將內部豐富的信息發送至人機界面以供監測。一旦啟動方式確定，目前的啟動策略只能滿足上送信息的單向流動。例如模塊從隔離變副邊啟動，則模塊內部的觀測數據只能從隔離變原邊發送至副邊，再由副邊發送至變壓器控制器。由此導致設備整體通信時間較為緊張，需要犧牲一部分觀測數據滿足控制周期的快速性需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可進行雙向啟動的電力電子變壓器及其控制方法，以解決現有技術中，模塊的啟動策略一旦固化到模塊控制器不能修改，無法滿足電力電子變壓器從兩端啟動的實際需求的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種可進行雙向啟動的電力電子變壓器，包括級聯的若干個電力電子變壓器模塊及電力電子變壓器控制器；

所述電力電子變壓器模塊包括隔離變壓器，所述隔離變壓器一端的拓撲以串聯形式構成模塊串聯側，另一端拓撲以并聯形式構成模塊并聯側；所述模塊串聯側設有模塊串聯側控制器，所述模塊并聯側設有模塊并聯側控制器；所述模塊串聯側控制器與模塊并聯側控制器通過通信連接，電力電子變壓器控制器分別通信連接所述模塊串聯側控制器與模塊并聯側控制器；所述模塊串聯側為高壓側，所述模塊并聯側為低壓側。

一種基于所述一種可進行雙向啟動的電力電子變壓器的控制方法，包括：

模塊串聯側控制策略和模塊并聯側控制策略；