[发明专利]具有容错功能的混合型电力电子变压器及控制方法

权利要求书

1.一种混合型电力电子变压器，其特征在于：包括多绕组变压器、三电平变流器、串联变压器、滤波电感和控制器；

其中，三电平变流器包括AC/DC变流器和DC/AC变流器，直流侧串联在一起，采用直流侧背靠背的方式连接，中间并联直流侧电容；

多绕组变压器包括三个绕组和一个铁磁芯，包括一个一次侧绕组和两个二次侧绕组，各绕组缠绕在铁磁芯上；一次侧绕组和三相电网相连，第一个二次侧绕组通过串联变压器连接负载，第二个二次侧绕组通过滤波电感和AC/DC变流器相连；

DC/AC变流器通过串联变压器连接负载；

控制器包括电压电流检测模块、电流补偿控制器和电压恢复控制器；电压电流检测模块设置在多绕组变压器的第一个二次侧绕组和负载之间的母线上，电流补偿控制器连接并控制AC/DC变流器，电压恢复控制器连接并控制DC/AC变流器。

2.根据权利要求1所述的混合型电力电子变压器，其特征在于：所述控制器还包括变流器容错控制器，对三电平变流器进行容错冗余控制。

3.根据权利要求1所述的混合型电力电子变压器，其特征在于：多绕组变压器为干式变压器或油浸式变压器。

4.一种混合型电力电子变压器的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括母线电流电压检测、电流补偿控制、电压恢复控制和容错控制；

实时测量母线三相电压电流值，对母线电流电压进行判断，通过检测算法实时计算需要补偿的参考电流和需要恢复的参考电压，检测结果作为控制器的输入量，叠加到控制部分；

当系统中某一IGBT故障时，控制器接收相应的IGBT故障信号，运行容错控制算法，封锁存在故障的变流器脉冲，使其停止工作，电流环指令值按照剩余变流器数量及需要的总无功电流平均分配，达到容错冗余控制。

5.根据权利要求4所述的混合型电力电子变压器的控制方法，其特征在于：所述电流补偿控制具体包括以下步骤：

(1)将检测到的参考电流反向后作为AC/DC变流器需要吸收的无功电流，此时直流侧电容吸收一定的有功电流以维持直流侧电压稳定；

(2)将电容电压的瞬时值与其参考值比较之后经过PI环节，得到变流器应该吸收的有功电流；

(3)通过双闭环反馈控制实现交流侧的控制，将电网三相瞬时电流转换到dq0坐标系统，得到AC/DC变流器交流侧电压，经过3/2变换得到交流量给PWM调制模块，产生脉冲信号，控制AC/DC变流器工作。

6.根据权利要求4所述的混合型电力电子变压器的控制方法，其特征在于：所述电压恢复控制具体包括以下步骤：

(1)将检测模块检测到的参考电压和DC/AC变流器的输出电压作比较后的差值给电压环，经过电压环以后得到电容指令电流；

(2)将电容指令电流与输出电流反馈值做差以后的结果给入电流环；

(3)将电流环输出的结果和变流器的输出电压作比较后得到指令电压，给PWM调制模块后得到DC/AC变换器的开关脉冲。

7.根据权利要求4所述的混合型电力电子变压器的控制方法，其特征在于：所述容错控制具体包括以下步骤：

(1)当系统中某一个IGBT故障时，发送故障信号给控制器；

(2)控制器接收到相应的IGBT故障信号时，运行容错控制算法，封锁存在故障的变流器脉冲，使其停止工作，达到故障隔离的目的，同时电流环指令值按照剩余变流器数量及需要的总无功电流平均分配，进行容错冗余控制。