[发明专利]一种改善电力电子变压器冗余后运行性能的控制方法

权利要求书

1.一种改善电力电子变压器冗余后运行性能的控制方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

(1)电力电子变压器前级拓扑结构为级联H桥结构，每相包含N个模组，实现AC-DC变换。每个H桥结构后连接一个谐振式双有源桥实现DC/DC变换。3N个双有源桥输出并联构成低压直流母线供分布式电源、直流负载等使用；其级联H桥采用DQ解耦控制，实现对有功分量、无功分量的控制；中间DC-DC环节采用开环定频控制；控制系统由DSP+FPGA组成，DSP负责DQ解耦控制、电压外环、电流内环等相关工作，FPGA负责相内均压，CHB级和DAB级PWM信号生成、正常工作模组上传、各相高压直流母线电压平均值计算并上传等相关工作；

(2)当控制系统检测到可冗余的故障信息，控制相应模组冗余开关，并封锁该模组DAB控制信号，使该模组处于不工作状态，同时将该模组信息记录到FPGA中，FPGA计算各相正常工作模组数nx，同时更新各相高压直流母线电压平均值udcx_av，将n_i与udcx_av上传至DSP，若无可冗余的故障信息，则无需进行相关处理；

(3)DSP根据FPGA上传信息对发生冗余相的调制波进行对应调整后输出给FPGA，对调制波进行处理的目的为使该相正常工作模组平均分担冗余模组的功率，使得该相功率与其他相功率相等，除此之外加入陷波器用以改善电网电流不平衡度，从而实现电网电流和相电压平衡，提高系统整体运行性能；

(4)FPGA相内均压策略中去除冗余模组，与DSP上传信号整合后与载波生成PWM信号下发到功率板上。

2.根据权利要求书1所述的一种改善电力电子变压器冗余后运行性能的控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中DQ解耦控制包含电压外环，用于控制3N个模组高压直流母线电压稳定在参考值上，生成电流内环的d轴(有功)参考量；电流内环用于控制有、无功电流稳定在参考值上，经dq反变换后形成三相电压输出指令u_a1ref、u_b1ref及u_c1ref；相间均压用于将三相高压直流母线稳定在参考值上，生成三相电压输出指令u_a2ref、u_b2ref及u_c2ref，相内均压用于将各模组电压稳定在参考值上，生成三相电压输出指令u_{aref_j}、u_{bref_j}、u_{cref_j}，将电流内环与相间均压环指令相加后除以N加上相内均压指令构成最终的三相电压输出指令，结果如下:

u_{iref_j}＝(u_i1ref+u_i2ref)/N+u_{iref_j}

式中i＝a,b,c；j＝1,2,3……N。

3.根据权利要求书1所述的一种改善电力电子变压器冗余后运行性能的控制方法其特征在于，所述步骤(2)中nx的最大取值为N，最小取值应根据交流电压，CHB母线电压控制值等计算得到，其公式为：

式中u_ab为电网线电压有效值，u_dc为高压直流母线电压值。

4.根据权利要求书1所述的一种改善电力电子变压器冗余后运行性能的控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中调制波处理方式为：

u_{iref_j}＝(u_i1ref+u_i2ref)*n_i/N/N+u_{iref_j}

上式中N为设定模组数，i＝a,b,c，n_i为该相处于正常工作的模组数。

5.根据权利要求书1所述的一种改善电力电子变压器冗余后运行性能的控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中陷波器为二倍频陷波器，其存在的意义为，调制波调整后各个模组承担功率不一致，导致所有模组数直流电压平均值存在二倍频波动，最终导致电流内环给定值存在二倍频分量，该二倍频分量使电网电流中存在基波负序和三倍频正序分量，导致电网电流不平衡，在电压外环输出后加入2倍频陷波器，陷波器设计如下：

6.根据权利要求书1所输的一种改善电力电子变压器冗余后运行性能的控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中相内均压策略处理方式为冗余模组相内均压输出为0，该相正常模组前N-1个模组相内均压结果之和取负为最后一个模组相内均压值，用以保证二次调整量(相内均压)之和为0，不与电压外环等冲突。