[發明專利]一種基于能量回饋的電力電子變壓器軟啟動方法

有效

• 申請號: 202110362669.5
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113098252B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 熊飛;聶川杰;嚴冬;陳曉雷;吳鵬;楊洪宇
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 盧勝斌

本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及一種基于能量回饋的電力電子變壓器軟啟動方法，該方法包括：在獲取高壓直流側電壓后，分析電感峰值電流與內移相比之間的關系，設計內移相比增加的軌跡；針對CHB由不可控整流向PWM整流轉換時出現的沖擊電流，發明了一種低壓側能量回饋控制策略，利用DAB雙向功率流特性，將低壓直流側部分能量回饋到高壓側，使高壓側電壓達到閉環參考值以消除CHB在并網時出現的沖擊電流，完成電力電子變壓器軟啟動；本發明的啟動策略，在進入閉環控制前，使高壓側電壓均達到閉環參考值，消除了PET并網瞬間產生的交流側沖擊電流。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及一種基于能量回饋的電力電子變壓器軟啟動方法。

背景技術

電子變壓器(power electronic transformer，PET)是一種通過電力電子技術實現能量傳遞和電力變換的新型變壓器，由電力電子變換器和高頻變壓器組成；基于級聯H橋(cascaded H-bridge，CHB)和雙有源橋(dual active bridge，DAB)變換器的PET是最為廣泛研究的一種拓撲結構。PET在高壓直流輸電、可再生能源發電并網系統、電能路由器、牽引變壓器、電池儲能系統等領域都有著廣闊的應用前景。PET拓撲結構中存在大量的電容器組，在未啟動時這些電容的初始儲能都為零。未充電的電容在PET投入電網時相當于短路，將產生很大的沖擊電流，從而擊穿開關器件和電容。在實際應用中，由于直流電容和電感參數的失配，使得電壓、電流不平衡，如果不采用均衡控制，電壓和電流的偏差將會越來越大，最終會因發散的電壓電流導致系統崩潰；因此，在PET的軟啟動策略應該滿足兩個條件，即：(1)整個啟動階段系統的電流值應被限制在設定值，保證系統不過流；(2)各高壓直流側電壓的均衡。

目前控制PET電壓均衡的方法包括兩種，包括：(1)CHB負責各級高壓直流側母線電壓的均衡控制，DAB負責各級功率傳輸的均衡控制；(2)CHB負責高壓直流側母線電壓總和的控制，DAB負責各級直流電壓的均衡控制。類型1均衡策略是通過修改不同CHB單元的調制信號的幅度實現的，因此會惡化交流側電流性能；類型2均衡策略是通過修改各級DAB移相比實現電壓平衡。現有技術中，在進行PET軟啟動過程中，提供了一種三相電壓型PWM整流器的分段啟動控制方法，該方法先取消電壓外環，將電流環給定按照一定的斜率上升，使直流電壓緩慢上升，之后再加入電壓外環，進行PWM整流控制。但是上述方法并未給出參考值增加的斜率，并且參考值斜坡增加的方法不可避免的將會延長啟動時間。

發明內容

針對以上現有技術存在的問題，本發明提出了一種基于能量回饋的電力電子變壓器軟啟動方法，該方法包括：

S1：接通電源，獲取電力電子變壓器中的級聯H橋變換器CHB的不可控整流高壓直流側電壓v_H；

S2：設置雙有源橋DAB變換器電感峰值電流閾值i_Lr,max，根據不可控整流高壓直流側電壓v_H、低壓直流側電壓v_o與DAB變換器電感峰值電流閾值i_Lr，max計算雙有源橋DAB變換器的原邊全橋內移相比β；

S3：根據雙有源橋DAB變換器的原邊全橋內移相比β對低壓直流側電容充電；

S4：設置第一閾值，判斷原邊全橋內移相比β與第一閾值的大小，若β大于等于第一閾值，則執行S5，否則返回S3；

S5：根據DAB變換器電感峰值電流閾值i_Lr，max計算雙有源橋變換器DAB的最大外移相比D₁；

S6：根據雙有源橋DAB變換器的最大外移相比D₁對低壓直流側電容充電；

S7：設置第二閾值v_o，1，將低壓直流側電壓v_o與第二閾值進行比較，若低壓直流側電壓v_o大于等于第二閾值，則執行S8，否則返回S6；