[發明專利]一種直流變壓器控制策略、裝置、設備和存儲介質

有效

• 申請號: 202110580725.2
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113300608B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 卓放;丁潤初;楊景剛;肖小龍;劉瑞煌;袁棟;袁宇波;蘇偉;司鑫堯;郭佳豪;朱衛平;楊騉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;國網江蘇省電力有限公司;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M3/28;H02M1/32
• 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

本發明的目的是提供一種直流變壓器控制策略、裝置、設備和存儲介質，采用擴展移相優化DAB模塊的傳輸特性，提升直流變壓器的效率，通過分散控制優化DAB模塊間的功率均衡效果，整體上改進直流變壓器的性能。采用該控制策略，可以靈活調節DAB模塊的傳輸特性，并實現DAB模塊間控制系統無互聯，提升對直流變壓器輸出電壓的控制精度，兼顧了直流變壓器的模塊內高效運行和模塊間功率均衡。

技術領域

本發明屬于中低壓直流配網用DC/DC變換器控制與調制領域，特別涉及一種一種直流變壓器控制策略、裝置、設備和存儲介質。

背景技術

隨著上世紀能源危機的爆發，環境污染和能源短缺問題不斷加劇，光伏、風電等分布式發電持續發展，而大部分分布式電源所產生電能均為直流電。同時，在信息時代不斷發展的情況下，大規模負載如數據中心、網絡中心等直流負載的數量以及占據的比例不斷上升；在電動汽車技術不斷發展的趨勢下，充電樁的安裝也將極大提高直流電的需求。傳統交流配電網在為直流負荷供電時需要大量環流環節，當采用了直流配電網供電時，這些環節均可以省去，節省體積以，降低損耗。而在中壓直流配電網中，中壓到低壓的DC/DC變換器是其中最重要的一環，承擔起穩定母線電壓、功率傳輸、潮流控制等功能。與傳統變壓器相比，DC/DC變換器有如下特點：1)可實現直流電路聯網，且有利于分布式能源接入；2)體積小、便于運輸安裝；3)控制及穩定性好，可通過不同的控制策略使系統運行在不同的需求下。

為了實現應用于中低壓配電網用DC/DC變換器，現有的研究主要采用基于雙有源橋(Dual Active Bridge,DAB)拓撲的輸入串聯輸出并聯(Input Series OutputParallel，ISOP)多變換器級聯結構，ISOP結構可以使各DAB模塊分擔中壓側的高電壓和低壓側的大電流，非常適合直流配電網的中低壓直流變換場景。同時ISOP型直流變壓器采用模塊化設計，可以根據實際需求對DAB模塊進行替換和擴展，在設計時具有較高的靈活性，DAB模塊結構簡單、控制簡單，且可以實現功率雙向流動和部分器件的軟開關，在直流變壓器的應用中呈現出了優良的性能。

目前ISOP型直流變壓器在中低壓直流配電網中應用廣泛，但相比于交流變壓器99％以上的效率，直流變壓器的效率較低，一般為95％～98.5％，作為直流配電網中需要長時間通過大功率的換流設備，其運行效率直接影響著配電網的經濟性。同時DAB模塊數量較多時，各模塊間的功率均衡難度越大，特別是隨著設備老化，各模塊參數不一致時，功率均衡難度進一步增加。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種基于擴展移相(Extended Phase Shift,EPS)和分散控制的直流變壓器控制策略、裝置、設備和存儲介質，采用擴展移相優化DAB模塊的傳輸特性，提升直流變壓器的效率，通過分散控制優化DAB模塊間的功率均衡效果，整體上改進直流變壓器的性能。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是，一種基于擴展移相和分散控制的直流變壓器控制策略，包括以下步驟：

測量DAB模塊的輸入電壓和輸出電壓，根據DAB模塊的輸入電壓和輸出電壓和直流變壓器的變比計算電壓轉換率；

根據直流變壓器的輸出電壓參考信號、DAB模塊的輸出電壓和分散系數，計算PI控制器的輸出，PI控制器的輸出用于控制直流變壓器的輸出電壓；

根據DAB模塊的開關頻率、功率電感、直流變壓器的變比、DAB模塊的輸入電壓和DAB模塊的輸出電壓計算DAB模塊的最大傳輸功率；

根據DAB模塊的輸出電壓、輸出電流和最大傳輸功率計算當前的傳輸功率標幺值p₀^*；

根據電壓轉換率計算傳輸功率臨界點p_c，判斷p₀^*≤p_c是否成立：