[發明專利]一種直流變壓器控制方法

有效

• 申請號: 202010915410.4
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112054690B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 張航;李子欣;高范強;徐飛;趙聰;王平;李耀華
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

一種直流變壓器控制方法，所述的直流變壓器由多單元隔離型串聯諧振雙有源橋變換器輸入串聯輸出并聯組成。在運行過程中，直流變壓器內部部分功率模塊采用斷續50％占空比方波電壓開環控制方式，部分功率模塊采用變頻移相電壓閉環控制方式。與現有控制技術相比，本發明在保證直流變壓器電壓/功率靈活調控的同時，可有效提高系統電能傳輸效率。

技術領域

本發明涉及一種直流變壓器控制方法。

背景技術

近年來，多類型分布式能源、儲能設備及直流用電負荷的出現促使傳統交流配電系統呈現多元化發展。與傳統交流配電系統相比，通過構建直流配電網可以直接實現可再生能源與直流負荷之間的能量交互，從而節省大量電能變換環節，減小成本、降低損耗，提高電能傳輸效率。另外，直流配電網具有供電容量更大、供電半徑更長、電能質量問題不突出，不存在無功補償問題等優勢。

在直流配電系統中，直流變壓器作為連接中低壓母線的關鍵設備，內部集成了電力電子變換器及高頻變壓器，可實現直流電壓變換、電氣隔離及功率控制等功能。此外，不同于傳統交流變壓器，直流變壓器還具備裝置自動保護及故障自隔離等功能。

面向中壓10kV等級配電應用的直流變壓器，受功率半導體耐壓水平限制，一般可由多個功率模塊構成，且各模塊按照高壓側級聯低壓側并聯方式連接。目前常見的功率模塊類型包括移相雙有源橋變換器和串聯諧振雙有源橋變換器。與移相雙有源橋變換器相比，串聯諧振雙有源橋變換器由于在高頻環節串聯諧振電容，可有效隔離直流分量，高頻變壓器不會出現直流偏磁現象。

目前，關于串聯諧振雙有源橋型直流變壓器常見的控制模式主要包括同步50％占空比方波電壓開環控制方式及變頻移相電壓閉環控制方式。在開環控制方式下，高、低壓側H橋變換器輸出同頻同相50％占空比方波電壓，由于模塊內部線路損耗導致高、低壓側電壓差將作用于內部LC諧振網絡從而產生同頻同相正弦電流，且方波電壓極性反轉時高頻電流為零，實現零電流軟開關。對于開環控制模式，雖然內部開關器件均可實現軟開關運行，但是在該種控制模式下，系統運行效率相對較高，但是功率模塊電壓及傳輸功率不可控。在變頻移相電壓閉環控制方式下，雖然系統的可控性提高，但是內部器件在進行關斷時電流非零，關斷過程仍存有損耗，無法實現全部器件軟開關運行。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術缺點，提出一種直流變壓器控制方法。本發明控制方法主要適用于多功率模塊輸入串聯輸出并聯型直流變壓器，且各功率模塊均采用串聯諧振雙有源橋變換器。在運行過程中，直流變壓器內部部分功率模塊采用斷續50％占空比方波電壓開環控制方式，部分功率模塊采用變頻移相電壓閉環控制方式。與現有控制技術相比，本發明在保證直流變壓器電壓/功率靈活調控的同時，可有效提高系統電能傳輸效率。