[发明专利]一种应用于智能微网的SVPWM固态变压器

说明书

本发明公开了一种应用于智能微网的SVPWM固态变压器，包括三相交直交拓扑结构、空间矢量调制技术、双环解耦控制三个部分。应用于智能微网的SVPWM固态变压器通过电力电子变换技术实现电力系统中电压变换和能量传递，具有体积小、重量轻、空载损耗小、不需要绝缘油等优点。它不仅具有变压功能，而且兼具限制故障电流、平衡有功功率、改善电能质量以及为各种设备提供标准化接口等多种功能。

技术领域

本发明涉及一种固态变压器，尤其涉及一种应用于智能微网的SVPWM固态变压器。

背景技术

为了解决人类所面临的能源危机，大规模利用分布式能源和可再生能源发电，一种新的电网运行模式——微型电网近年来在国外发展十分迅速。未来可再生电能传输和管理（Future Renewable ElectricEnergy Delivery and Management，FREEDM）网络，是由美国北卡州立大学提出的新型智能微型电网模型，目前正在兴建1MW 的试验性示范电网。

FREEDM是一个革命性的绿色低碳电力网络，它基于高带宽数字通信、分布式控制和电力电子器件。在结构上，它是一个特殊的微型环形网络，回路由电缆或传输线连接，电压设计为10kV，与本地供电系统并网的电压可为35kV或110kV（美国这两项数据分别为12.47kV、69kV）。各种可再生分布式电源、储能设备和负载通过固态变压器（Solid StateTransformer，SST）提供的接口接入系统。分布式电源可以采用太阳能光伏电池、风力发电机、燃料电池和微型燃气轮机等。储能设备包括蓄电池、超级电容等，用于维持网络中的功率平衡，实现负荷的削峰填谷。各电源、储能设备和负载之间并联。FREEDM 既可以并入当地主电网运行，也可以与主电网解列孤岛运行。

在FREEDM 中，SST用于替代传统的工频变压器。与传统变压器相比，固态变压器提供的四象限功率控制允许分布式发电设备即插即用，任意将储能设施和负载接入FREEDM而不影响附近其他用户，为用户提供高品质的供电。电能在SST 中可以双向流动，因此FREEDM中电能的流动可以是多向的，它是一个能源的因特网，每个电力用户不仅是能源的消费者，也是能源的供应者。用户可以根据自身的需求将分布式电源产生的多余电能卖回给电力公司。

发明内容

为了克服古台变压器控制方法中存在的难题，本发明提出一种应用于智能微网的SVPWM固态变压器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种应用于智能微网的SVPWM固态变压器，包括三相交直交拓扑结构、空间矢量调制技术、双环解耦控制三个部分。

所述三相交直交拓扑结构由输入侧三相全控整流器、中间DC-DC直流变换单元和输出侧三相全控逆变器三部分组成。

所述空间矢量调制技术利用空间电压矢量的切换以获得准圆形旋转磁场，其开关频率在1~3kHz之间。

所述双环解耦控制把电网电压作为前馈补偿，实现d轴电流回路和q轴电流回路的解耦控制。

本发明的有益效果是：固态变压器通过电力电子变换技术实现电力系统中电压变换和能量传递，具有体积小、重量轻、空载损耗小、不需要绝缘油等优点。它不仅具有变压功能，而且兼具限制故障电流、平衡有功功率、改善电能质量以及为各种设备提供标准化接口等多种功能。

附图说明

图1 三相交直交拓扑结构。

图2 电压空间矢量合成图。

图3 双环解耦控制。

图4 逆变单元控制框图。

具体实施方案