[发明专利]一种多电平直流固态变压器多阶段软充控制方法及系统

说明书

一种多电平直流固态变压器多阶段软充控制方法及系统，涉及电力电子技术领域，解决如何减小模块化多电平直流固态变压器启动时交流侧和直流侧电流尖峰的问题；所述的多阶段软充控制方法包括：一次侧MMC的子模块不控充电；使用峰值电流控制一次侧MMC的子模块软充电；使用移相调制控制二次侧MMC的子模块软充电；所述的控制系统，包括输入源，输出源，一次侧MMC，二次侧MMC，限流电阻R_d，限流开关S_d，高频变压器；实现了模块化多电平直流固态变压器子模块电容的的快速、稳定充电，减小了变压器启动时交流侧与直流侧的电流尖峰，保护了子模块中的功率器件和高频变压器，增加了电容的使用寿命，有力利于系统的安全运行。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种多电平直流固态变压器多阶段软充控制方法及系统。

背景技术

为了保护环境以及响应国家可持续发展的理念，新能源在日常生活中的使用比重越来越大，如何解决新能源发电后的电力传输问题非常关键。传统的变压器具有重量和体积大、存在谐波污染，以及维护相对困难等缺点不再适用于新能源的电力传输问题。

模块化多电平直流固态变压器(modular multilevel converter，简称MMC)除了能实现传统变压器的变压、隔离和能量转换功能外，还具有控制简单、可拓展性高、实现原副边故障隔离等优点而受到国内外学者的广泛关注。

申请号为201810464040.X的中国发明专利申请《一种模块化多电平直流固态变压器及其充电控制方法》，公开一种模块化多电平直流固态变压器及其充电控制方法。该变压器包括两组MMC、高频变压器、电阻和开关，其中一组MMC连接高频变压器的原边，另一组MMC连接高频变压器的副边，原边侧MMC通过电阻和开关的并联结构连接直流电源，副边侧的MMC连接负载。该方法首先将直流变压器原边MMC每相所有2N个子模块投入，然后通过比较原边直流电流值与限定电流值的大小减少原边MMC子模块投入的数量，最后对每相投入的子模块数量在上下桥臂重新分配，并结合移相角确定原边MMC两的触发脉冲，实现直流变压器软充电。

但是上述发明专利申请只是对副边进行闭环控制，对于原边充电过程中的电流冲击是通过开环的方式进行控制的，冲击电流的大小和时间不可控，动态性能差，导致模块化多电平直流固态变压器在启动时会在系统的交流侧与直流侧仍然会产生很大的电流尖峰，容易造成子模块中功率半导体器件和高频变压器的损坏，还会减短电容的使用寿命，不利于系统的安全运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何减小模块化多电平直流固态变压器启动时交流侧和直流侧电流尖峰的问题。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种多电平直流固态变压器多阶段软充控制方法，所述的模块化多电平直流固态变压器，包括输入源Vdc1，输出源Vdc2，一次侧MMC，二次侧MMC，限流电阻R_d，限流开关S_d，高频变压器T；所述的高频变压器T的漏感为L_s；所述的一次侧MMC包含多个子模块SM构成H桥式电路；所述的二次侧MMC包含多个子模块SM构成H桥式电路；所述的一次侧MMC与二次侧MMC通过高频变压器T连接；所述的限流电阻R_d与限流开关S_d并联后一端与一次侧MMC连接，另一端与输入源Vdc1连接；所述的输入源Vdc1为直流源；输入源Vdc1给一次侧MMC供电；所述的输出源Vdc2为直流源或负载连接在二次侧MMC的输出端；

所述的多阶段软充控制方法包括：阶段一，一次侧MMC的子模块SM不控充电；阶段二：使用峰值电流控制一次侧MMC的子模块SM软充电；阶段三：使用移相调制控制二次侧MMC的子模块SM软充电。