[發(fā)明專利]一種大規(guī)模直流變壓器的分布式控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010122765.8
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111313713B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙彪;安峰;宋強;余占清;曾嶸
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02J1/00
• 代理公司: 北京知聯(lián)天下知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11594
• 代理人: 張陸軍;張迎新

本發(fā)明公開了一種大規(guī)模直流變壓器的分布式控制方法，所述大規(guī)模直流變壓器包括多個雙有源全橋DC?DC變換器模塊，其中，多個所述雙有源全橋DC?DC變換器模塊之間輸入串聯(lián)、輸出并聯(lián)，所述控制方法包括以下步驟：控制各個所述雙有源全橋DC?DC變換器模塊為恒電壓變比模式，獲取各個所述雙有源全橋DC?DC變換器模塊的輸入電壓U_dci和直流變壓器的輸出電壓U_o；根據(jù)所述輸入電壓U_dci和輸出電壓U_o，計算各個雙有源全橋DC?DC變換；計算各個所述雙有源全橋DC?DC變換器模塊的相移量D_i；將所述相移量D_i轉(zhuǎn)換為驅(qū)動脈沖作用于所述直流變壓器。本發(fā)明大大增強了系統(tǒng)的可靠性、靈活性以及模塊化程度；同時可以使得直流變壓器像交流變壓器一樣實現(xiàn)自動的兩端電壓調(diào)節(jié)和雙向的能量傳輸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于直流變壓器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大規(guī)模直流變壓器的分布式控制方法。

背景技術(shù)

在柔性直流配電系統(tǒng)中，直流變壓器是實現(xiàn)中壓直流配電網(wǎng)與低壓直流微網(wǎng)之間電壓匹配、電氣隔離、雙向能量傳輸以及電壓調(diào)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備。直流變壓器的種類繁多，通常包括：串并聯(lián)組合型直流變壓器、模塊化多電平直流變壓器、諧振型直流變壓器以及多電平鉗位型直流變壓器等。在方案選擇中，通常根據(jù)應(yīng)用場合和實際的電壓及功率等級需求進(jìn)行取舍。在柔性直流配電系統(tǒng)應(yīng)用中，輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)型的直流變壓器由于其高度的模塊化結(jié)構(gòu)、靈活的擴展性以及兩端口耐壓/耐流特性等而被視為最為理想的直流變壓器拓?fù)洹?/p>

對于輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)型的直流變壓器，基本功率單元的選擇至關(guān)重要。為了同時滿足電氣隔離、雙向能量傳輸、高功率密度以及高效率等實際應(yīng)用需求，雙有源全橋DC-DC變換器成直流變壓器基本功率單元的首選。而對于以雙有源橋為基本功率單元的輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)型直流變壓器，輸入均壓/輸出均流是其基本的運行要求。針對這一目的，很多先進(jìn)的控制方法已被報道：包括典型的三環(huán)控制、解耦控制、無互聯(lián)輸入均壓控制以及下垂控制等。然而，這些控制方法的相關(guān)研究主要集中在直流變壓器單向運行的工況下，此時直流變壓器僅僅控制一端電壓和單向的功率流動；而在柔性直流配電系統(tǒng)中，由于存在多種運行場景，因而兩端的電壓控制以及雙向的功率傳輸必不可少。

但是，如果將現(xiàn)有的應(yīng)用于輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)型直流變壓器的均壓/均流方法直接應(yīng)用于柔性直流配電系統(tǒng)中的直流變壓器以實現(xiàn)兩端的電壓控制以及雙向的能量傳輸，這就需要一個主控制器以監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)去實現(xiàn)不同運行場景下的算法切換，這不僅增加了控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度，而且由于其較長的切換時間會造成母線電壓較大的電壓波動。同時，一旦控制系統(tǒng)的主控制器發(fā)生故障，直流變壓器的穩(wěn)定運行就會受到影響甚至中斷，這使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性、靈活性以及模塊化程度等大大降低。因此，對于存在頻繁運行模式切換的柔性直流配電系統(tǒng)中的直流變壓器，其能具有像交流變壓器一樣的兩端電壓調(diào)節(jié)以及雙向能量傳輸能力是至關(guān)重要的。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明針對柔性直流配電系統(tǒng)中以雙有源全橋DC-DC變換器為基本功率單元的輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)直流變壓器，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)雙端的電壓調(diào)節(jié)和雙向的功率流動的類交流變壓器的直流變壓器分布式控制方法。

一種大規(guī)模直流變壓器的分布式控制方法，所述的大規(guī)模直流變壓器包括多個雙有源全橋DC-DC變換器模塊，其中，多個所述雙有源全橋DC-DC變換器模塊之間輸入串聯(lián)、輸出并聯(lián)，所述控制方法包括以下步驟：

S1：控制各個所述雙有源全橋DC-DC變換器模塊為恒電壓變比模式，獲取各個所述雙有源全橋DC-DC變換器模塊的輸入電壓U_dci和直流變壓器的輸出電壓U_o；

S2：根據(jù)所述輸入電壓U_dci和輸出電壓U_o，計算各個雙有源全橋DC-DC變換器模塊的電壓變比k_i