[發明專利]一種利用輪轉間歇技術提高電力電子變壓器效率的方法

有效

• 申請號: 202110963335.3
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113595409B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 范建華;徐鵬飛;李健勛;邵康;曹乾磊;王慶園
• 申請（專利權）人: 青島鼎信通訊股份有限公司
• 主分類號: H02M7/04
• 分類號: H02M7/04;H02M3/335;H02M1/32;H02M1/14
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及電力電子領域，具體公開了一種利用輪轉間歇技術提高電力電子變壓器效率的方法，首先控制器檢測CLC諧振頻率；然后根據CLC諧振頻率與DC/DC級變換器的開關頻率確定輪轉間歇連續打波數n，并根據電力電子變壓器模組數確定各個模組輪轉間歇的交錯角度α；其次，當系統發生冗余時，根據ABC三相各相模組冗余數r實時調整各個模組輪轉間歇的交錯角度α，最后，當電力電子變壓器運行時，根據負載功率實時調整輪轉間歇數N。本發明通過輪轉間歇避免了在間歇過程中產生的諧振過流問題，同時避免了間歇過程中產生較大的沖擊電流，進一步提高了電力電子變壓器在空輕載條件下的運行效率和穩定性。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，尤其涉及一種利用輪轉間歇技術提高電力電子變壓器效率的方法。

背景技術

隨著碳中和概念的提出和我國智能電網相關技術的發展以及推廣應用，風能、光伏等可再生能源在現有的能源系統中的比例不斷提高。在整個能源互聯網中，由于分布式能源比例逐漸增加，對于各種能源的綜合管理、治理變得十分重要。由于當前整個能源系統逐漸趨于智能化、分散化，傳統的變壓器無法針對上述應用場景實現上述的功能。在整個能源發展趨勢下，能量路由器、電能路由器等相關產品與概念逐漸發展，而電力電子變壓器是其中最為核心的環節。

電力電子變壓器通過電力電子拓撲進行不同電壓等級電壓轉換，電力電子變壓器包括整流級變換器與DC/DC級變換器，其中整流級變換器根據應用場景一般實現形式為CHB或者MMC，將高壓交流電轉換為多端口低壓直流電或者公共直流母線，DC/DC級變換器一般采用移相全橋或者諧振變換器進行電壓等級變換，形成低壓直流母線，其實現形式均為通過高頻開關信號將直流電壓先逆變為高頻交流電，然后整流為直流電從而實現電壓等級變換。此類電力電子設備均可以采用間歇的方式進行驅動，即脈沖式的開關信號。

傳統的間歇方式僅考慮設備本身的控制，并未考慮負載對設備的影響，一般實現方式為電壓滯環控制或者開環間歇控制，間歇產生的腔內電流以及輸出電流頻譜不固定，很容易引發CLC網絡諧振，從而造成設備內部或者輸出過流，同時諧振產生的交流輸出電流并不會向負載傳遞有功功率，但會產生額外的開關損耗以及導通損耗。另一方面，傳統間歇方式受到脈沖開關信號的影響，本身會產生較大的沖擊電流，從而造成較大的輸出電壓紋波，影響輸出電壓質量。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足和缺陷，提供了一種利用輪轉間歇技術提高電力電子變壓器效率的方法，根據負載變化調整輪轉間歇連續打波數、模組交錯角度以及輪轉間歇數N，通過輪轉間歇避免了在間歇過程中產生的諧振過流問題，同時避免了間歇過程中產生較大的沖擊電流，進一步提高了電力電子變壓器在空輕載條件下的運行效率和穩定性。

為實現上述目的，本發明提出了一種利用輪轉間歇技術提高電力電子變壓器效率的方法，包括以下步驟：

S1：電力電子變壓器低壓直流母線接入負載網絡，電力電子變壓器直流濾波電容、平波電抗、線路寄生電感、負載網絡直流側電容形成CLC諧振，控制器檢測此CLC諧振頻率；

S2：根據CLC諧振頻率與DC/DC級變換器的開關頻率確定輪轉間歇連續打波數n，并根據電力電子變壓器模組數確定各個模組輪轉間歇的交錯角度α；

S3：當系統發生冗余時，根據ABC三相各相模組冗余數r實時調整各個模組輪轉間歇的交錯角度α；

S4：電力電子變壓器運行時，根據負載功率確定最優間歇數N，并進行實時調整。

進一步地，所述步驟1中的CLC諧振頻率計算公式為：

其中，C_src為電力電子變壓器DC/DC級變換器的直流濾波電容，C_load為等效至DC/DC級變換器單模組的負載網絡直流側電容，L_out為DC/DC級變換器單模組的平波電抗，L_js為等效至DC/DC級變換器單模組的線路寄生電感。