[发明专利]交直流混联系统中电力电子变压器能量平衡控制方法

说明书

本发明公开了一种面向交直流混合系统中电力电子变压器的能量平衡控制方法，根据整流器的功率流动关系，列出在一定时间内的能量平衡关系，即电网输入能量＝电感能量变化+电容能量变化+整流器输出能量；并根据半个电网周期内电感能量不发生变化的特点，简化半个电网周期内的能量平衡关系为电网输入能量＝电容能量变化+整流器输出能量；根据最后得到的能量平衡关系以及电力电子变压器的相关参数得到电网侧电流的指令值，从而完成对整流器的控制。该控制方法能够改善包括启动、负载突变的动态响应，使得母线电压的超调大幅减小，同时响应时间也明显减少，有效提升了系统的动态性能。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体地涉及一种交直流混联系统中电力电子变压器能量平衡控制方法。

背景技术

在如今新能源大量接入电网的背景下，大容量电力电子技术广泛应用于交直流混联系统，复杂的电力电子变压器具有核心地位，起到能量枢纽的作用。目前，对于电力电子变压器的控制，在选择参数上都需要大量的经验与调试，效率较低。并且传统的PI控制具有局限性，在动态性能上很难兼顾多项指标。

能量平衡控制是一种根据变换器中瞬态电磁能量分布、流动规律，使变换器以最快速度达到控制目标值所对应的能量稳态的控制策略，它具有单一控制量、响应速度快、无需调节PI参数的特点。

直流母线在电力电子变压器中起到重要作用，其动态性能的优劣是系统是否能够稳定运行的决定因素之一。因此希望有一种面向交直流混联系统中电力电子变压器的能量平衡控制策略，有效控制直流母线电压，实现优于传统PI控制的性能。

发明内容

本发明提出一种交直流混联系统中电力电子变压器能量平衡控制方法，包括以下步骤：

步骤1：根据电力电子变压器的拓扑、容量以及参数设计，提取整流器的输入、输出功率，整流器所包含储能元件、负载元件以及其相应数值；

步骤2：根据整流器的功率流动关系，列出半个电网周期的倍数的时间内的能量平衡关系，即电网输入能量＝电感能量变化+电容能量变化+整流器输出能量；

步骤3：根据半个电网周期内电感能量不发生变化的特点，简化半个电网周期内的能量平衡关系为电网输入能量＝电容能量变化+整流器输出能量；

步骤4：由所述步骤3中的能量平衡关系以及所述电力电子变压器的相关参数可以得到电网侧电流的指令值，将该指令值作为整流器的控制输入，完成整流器的控制。

进一步，电网输入能量由电网输入功率与时间的乘积得到，所述整流器输出能量由负载功率与时间的乘积得到。

本发明具有以下有点：

一是本发明提出的能量平衡控制方法能够有效控制电力电子变压器中整流器部分，不仅能够减小直流母线电压的超调，而且能够减小动态过程的时间。

二是本发明所提出的能量平衡控制方法不需要调节参数，控制方法直接通过能量平衡方程的解算得到。

附图说明

图1是整流器拓扑以及能量流动示意图；

图2是本发明的能量平衡控制方法的控制框图；

图3是应用本发明的能量平衡控制方法后得到的母线电压波形；

图4是应用传统的PI控制方法后得到的母线电压波形。

具体实施方式