[发明专利]基于虚拟惯量的混合型电力电子变压器调频调压控制策略

说明书

本发明公开了一种基于虚拟惯量的混合型电力电子变压器调频调压控制策略，主电路拓扑包括配电网多绕组变压器、串并联背靠背变换器、滤波器以及静态开关，串并联背靠背变换器包括三相两电平AC/DC整流单元和全桥逆变单元；基于虚拟同步机建立有功、无功功率方程，实现电压补偿控制的包括前级有功调频、无功调压控制策略和后级并网电流控制方法及电压外环电流内环双闭环电压稳定控制。本发明为配电网常见的电压跌落问题提供了新的解决思路，同时兼顾大容量功率传输以及电能质量治理的功能，具有较好的实用价值。

技术领域

本发明属于电力电子器件在电力系统中的应用领域，尤其涉及一种基于虚拟惯量的混合型电力电子变压器调频调压控制策略。

背景技术

由于电力电子器件和更多分布式发电系统日益一体化的发展，电力系统中的负荷特点已经发生了革命性的变化。同时如故障、大负载的切断变化以及大气放电等在交流电力系统中的动态状态对电网产生了不良影响，如电压波动、谐波增大和无功电流增大等。因此现代社会向着数字时代的转变需要开发高质量电力的更可靠供应，现代电力系统对于电能质量的要求越来越高。

电力变压器作为电力系统中最基本的装置，承担着输变电等重要作用，但过于单一的功能使得传统的电力变压器越来越难以满足现代电力系统对于电能质量的高要求。并且，传统电力变压器还存在以下缺点：体积、重量大，变压器绝缘油对环境产生不良影响；空载损耗较高；带负载时易导致输出电压下降；负荷侧发生故障时，无法快速隔离故障，从而导致故障扩大；带非线性负载时，畸变电流通过变压器耦合进入电网，对电网造成污染；电源侧电压受到干扰时，又会传递到负荷侧，导致对敏感负荷的影响；需要配套的相关设备对其进行保护；另外，铁芯饱和时，会产生谐波，在投入电网时还会造成较大的励磁涌流。因此，将电力电子全控型器件与传统电力变压器相结合，弥补传统变压器的缺点，混合型电力电子变压器应运而生。混合型配电变压器不仅能够起到输变电的作用，而且还能够对电能质量进行检测，起到无功补偿以及电压稳定控制的作用。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于虚拟惯量的混合型电力电子变压器调频调压控制策略。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种混合型电力电子变压器，包括多绕组变压器和三个单相电力电子串并联背靠背变换器；

所述多绕组变压器包括铁磁芯、一次侧绕组、二次侧主绕组和二次侧移相辅助绕组；所述一次侧绕组为三角形连接，所述二次侧主绕组为星形连接，并由中性点处引出零线，所述二次侧移相辅助绕组为三角形连接；

所述一次侧绕组连接电网；所述二次侧主绕组经由静态开关串联连接所述三个单相电力电子串并联背靠背变换器输出侧后连接负载；所述二次侧移相辅助绕组经由滤波器连接到所述三个单相电力电子串并联背靠背变换器，其输出端经LC滤波器接到负载；所述静态开关在故障时，将所述三个单相电力电子串并联背靠背变换器投切并网。

进一步地，所述单相电力电子串并联背靠背变换器包括前级三相两电平全控整流桥、6个切换装置构成的三个切换桥、电容器，与所述至少一个切换桥并联连接、及后级逆变H桥；控制所述至少一个切换桥以控制所述混合型电力电子变压器在输入电压改变的情况下减少输出电压变化。

进一步地，所述前级三相两电平全控整流桥包含6个IBGT和6个反向并联二极管，每两个IGBT和反向并联二极管首尾串联组成一个桥臂，构成三个桥臂，每个桥臂的中点与该相多绕组变压器的二次侧移相辅助绕组连接；所述前级三相两电平全控整流桥输出级与直流环节相连接。

进一步地，所述后级逆变H桥包含4个IGBT和4个反向并联二极管，每两个IGBT和反向并联二极管首尾串联组成一个桥臂，构成两个桥臂，作为所述单相电力电子串并联背靠背变换器的输出端口。