[发明专利]一种利用轮转间歇技术提高电力电子变压器效率的方法

说明书

本发明涉及电力电子领域，具体公开了一种利用轮转间歇技术提高电力电子变压器效率的方法，首先控制器检测CLC谐振频率；然后根据CLC谐振频率与DC/DC级变换器的开关频率确定轮转间歇连续打波数n，并根据电力电子变压器模组数确定各个模组轮转间歇的交错角度α；其次，当系统发生冗余时，根据ABC三相各相模组冗余数r实时调整各个模组轮转间歇的交错角度α，最后，当电力电子变压器运行时，根据负载功率实时调整轮转间歇数N。本发明通过轮转间歇避免了在间歇过程中产生的谐振过流问题，同时避免了间歇过程中产生较大的冲击电流，进一步提高了电力电子变压器在空轻载条件下的运行效率和稳定性。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种利用轮转间歇技术提高电力电子变压器效率的方法。

背景技术

随着碳中和概念的提出和我国智能电网相关技术的发展以及推广应用，风能、光伏等可再生能源在现有的能源系统中的比例不断提高。在整个能源互联网中，由于分布式能源比例逐渐增加，对于各种能源的综合管理、治理变得十分重要。由于当前整个能源系统逐渐趋于智能化、分散化，传统的变压器无法针对上述应用场景实现上述的功能。在整个能源发展趋势下，能量路由器、电能路由器等相关产品与概念逐渐发展，而电力电子变压器是其中最为核心的环节。

电力电子变压器通过电力电子拓扑进行不同电压等级电压转换，电力电子变压器包括整流级变换器与DC/DC级变换器，其中整流级变换器根据应用场景一般实现形式为CHB或者MMC，将高压交流电转换为多端口低压直流电或者公共直流母线，DC/DC级变换器一般采用移相全桥或者谐振变换器进行电压等级变换，形成低压直流母线，其实现形式均为通过高频开关信号将直流电压先逆变为高频交流电，然后整流为直流电从而实现电压等级变换。此类电力电子设备均可以采用间歇的方式进行驱动，即脉冲式的开关信号。

传统的间歇方式仅考虑设备本身的控制，并未考虑负载对设备的影响，一般实现方式为电压滞环控制或者开环间歇控制，间歇产生的腔内电流以及输出电流频谱不固定，很容易引发CLC网络谐振，从而造成设备内部或者输出过流，同时谐振产生的交流输出电流并不会向负载传递有功功率，但会产生额外的开关损耗以及导通损耗。另一方面，传统间歇方式受到脉冲开关信号的影响，本身会产生较大的冲击电流，从而造成较大的输出电压纹波，影响输出电压质量。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种利用轮转间歇技术提高电力电子变压器效率的方法，根据负载变化调整轮转间歇连续打波数、模组交错角度以及轮转间歇数N，通过轮转间歇避免了在间歇过程中产生的谐振过流问题，同时避免了间歇过程中产生较大的冲击电流，进一步提高了电力电子变压器在空轻载条件下的运行效率和稳定性。

为实现上述目的，本发明提出了一种利用轮转间歇技术提高电力电子变压器效率的方法，包括以下步骤：

S1：电力电子变压器低压直流母线接入负载网络，电力电子变压器直流滤波电容、平波电抗、线路寄生电感、负载网络直流侧电容形成CLC谐振，控制器检测此CLC谐振频率；

S2：根据CLC谐振频率与DC/DC级变换器的开关频率确定轮转间歇连续打波数n，并根据电力电子变压器模组数确定各个模组轮转间歇的交错角度α；

S3：当系统发生冗余时，根据ABC三相各相模组冗余数r实时调整各个模组轮转间歇的交错角度α；

S4：电力电子变压器运行时，根据负载功率确定最优间歇数N，并进行实时调整。

进一步地，所述步骤1中的CLC谐振频率计算公式为：

其中，C_src为电力电子变压器DC/DC级变换器的直流滤波电容，C_load为等效至DC/DC级变换器单模组的负载网络直流侧电容，L_out为DC/DC级变换器单模组的平波电抗，L_js为等效至DC/DC级变换器单模组的线路寄生电感。