[发明专利]一种工频电力电子变压器及其实现方法

摘要

本发明公开了一种新型工频电力电子变压器及其实现方法，属于电力电子技术应用于电网的电能传输及电能质量治理领域。本发明包括三绕组工频变压器、电压源换流器VSC1、电压源换流器VSC组、直流电容器、控制器，通过实时的采集三绕组工频变压器高压侧的电流、电压以及低压第一绕组的电流、电压，计算出当前系统的无功缺额和负序电流，根据补偿容量和低压侧电流分量状态，制定相应更直接、精细、有选择的补偿方案，通过分别调整变压器高压侧VSC1和低压第一绕组VSC组的交流输出，从而补偿电网的无功功率和调配有功功率，达到有效地降低低压侧负序电流和提高低压侧功率因数的目的。本发明具有容量大、成本低、可靠性高、兼容性好的优点。

主权项

一种工频电力电子变压器，其特征在于，包括三绕组工频变压器、电压源换流器VSC1、电压源换流器VSC组、直流电容器、控制器，所述的三绕组工频变压器高压侧与高压输电线路相连，所述的三绕组工频变压器高压侧装有测量元件HT；所述三绕组工频变压器的低压第一绕组与负载相连，所述三绕组工频变压器的低压第一绕组低压侧上装有测量元件LT，所述测量元件LT与所述电压源换流器VSC组的交流侧相连；所述电压源换流器VSC1、所述电压源换流器VSC组的交流端分别与所述三绕组工频变压器的高压侧和所述三绕组工频变压器的低压第一绕组相连，所述电压源换流器VSC1、所述电压源换流器VSC组直流侧背靠背连接在一起，所述直流电容器并联在所述电压源换流器VSC1、所述电压源换流器VSC组的直流侧之间，所述直流电容器的两端装有直流电容电压测量元件DCPT；所述控制器分别与所述测量元件HT、所述测量元件LT、所述直流电容电压测量元件DCPT、所述电压源换流器VSC1、所述电压源换流器VSC组相连；所述控制器包括输入环节、控制环节、人机界面子系统、输出环节，所述输入环节与所述控制环节相连，所述控制环节与所述输出环节相连，所述输出环节与所述电压源换流器VSC1、所述电压源换流器VSC组相连接，控制环节与所述人机界面子系统相连；所述输入环节包括高压侧信号采集单元、低压第一绕组信号采集单元、直流电容电压采集单元、输入信号处理单元，所述高压侧信号采集单元与所述测量元件HT相连，所述低压第一绕组信号采集单元与所述测量元件LT相连，所述直流电容电压采集单元与所述直流电容电压测量元件DCPT相连；所述输入环节通过所述测量元件HT、所述测量元件LT将所述三绕组工频变压器高压侧的电流、电压以及低压第一绕组的电流、电压实时传输至所述输入信号处理单元，所述输入信号处理单元进行低压侧负序电流和正序电流的实时分解计算，得到低压侧的正序有功电流、正序无功电流、负序有功电流、负序无功电流四组电流分量；在不考虑零序有功电流和零序无功电流分量的条件下，其中：正序有功电流是不需要进行补偿的；负序有功电流需要优先补偿到零；负序无功电流和正序无功电流需要尽量补偿到零；所述电压源换流器VSC组包含单相电压源换流器VSC2、单相电压源换流器VSC3、单相电压源换流器VSC4；通过调节单相电压源换流器VSC2、单相电压源换流器VSC3、单相电压源换流器VSC4的脉宽调制比m2、m3、m4和相位角δ2、δ3、δ4，将a相、b相、c相的无功功率补偿到0，并且将a相、b相、c相的有功功率Pa、Pb、Pc分别调节至P′a、P′b、P′c，其中通过调节VSC1的脉宽调制比m1和相位角δ1，将三绕组工频变压器高压侧无功功率补偿至零，并保持直流电容电压恒定。