[发明专利]一种电力电子变压器及其控制方法

说明书

本发明涉及一种电力电子变压器及其控制方法，通过在三级型电力电子变压器的至少其中一级设置多个并联的子模块，根据直流系统的输出功率确定子模块投入或切除的数量，该方法控制原理简单，在轻载时有效减小损耗，提升系统的工作效率，提高变压器的使用寿命。该方法还根据设置的优先级别，实时统计系统各功率子模块的累积运行时间，根据输出功率的需求按照累计运行时间的长短逐个投入或切除子模块，有效降低各功率模块平均运行时间，提升系统投入或切除子模块时的电压稳定性。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种电力电子变压器及其控制方法。

背景技术

电力电子变压器又称为固态变压器、智能通用变压器、或柔性变压器，它是以电力电子变流技术和电磁感应技术为基础的新型变压器，彻底改变了传统变压器的系统结构，在实现常规电力变压器电压等级变换、电气隔离和能量传递等基本功能的基础上，还可以实现双向潮流控制、电能质量控制等许多额外功能，是下一代智能电网建设的关键装备。

目前的电力电子变压器有多种拓扑结构，一般包含高压级、隔离级和低压级三个部分，其中高压级一般采用级联多电平的结构，隔离级一般采用多个DC/DC模块并联的结构。然而，目前这些电力电子变压器在不同负载下功率模块均处于工作模式，在实际应用中，配网中的负载波动较大，使得电力电子变压器轻载时产生的损耗大、效率低，制约电力电子变压器的实用化。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力电子变压器及其控制方法，用于解决电力电子变压器轻载时产生的损耗大、效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种电力电子变压器，包括五个变压器方案：

变压器方案一，所述电力电子变压器为三级型，包括整流级、隔离级和逆变级，至少其中一级包括两个以上并联的子模块。

变压器方案二，在变压器方案一的基础上，所述整流级包括两个以上的整流单元，每个整流单元包括并联的两个以上AC/DC子模块；所述隔离级包括输出端并联的两个以上的隔离单元，每个隔离单元包括并联的两个以上的DC/DC子模块；所述逆变级包括一个逆变单元，包括并联的两个以上的DC/AC子模块；整流单元之间的交流侧级联，每个整流单元直流侧分别连接对应的隔离单元，每个隔离单元的输出端并联后连接所述逆变单元。

变压器方案三，在变压器方案二的基础上，所述AC/DC子模块采用H桥或MMC电路拓扑。

变压器方案四，在变压器方案二的基础上，所述DC/DC子模块采用CLLC变换器拓扑、CLLLC变换器拓扑或者移相全桥电路拓扑。

变压器方案五，在变压器方案二的基础上，所述DC/AC子模块采用两电平或三电平电路拓扑。

为解决上述技术问题，本发明还提出一种电力电子变压器控制方法，包括五个方法方案：

方法方案一，所述电力电子变压器为三级型，包括整流级、隔离级和逆变级，至少其中一级包括两个以上并联的子模块；根据系统输出功率确定所述子模块投入或切除的数量。

方法方案二，在方法方案一的基础上，所述子模块的投切方式包括逐个投入或切除。

方法方案三，在方法方案二的基础上，对于所述三级型中的两级或三级包括至少两个并联子模块的电力电子变压器，同步控制所述各级投入与切除子模块的数量。

方法方案四，在方法方案一、方法方案二或方法方案三的基础上，按照优先级别投入或切除所述子模块。

方法方案五，在方法方案四的基础上，所述优先级别按照所述子模块的累计运行状态确定，当投入子模块时，累计运行时间短的子模块优先投入，当切除子模块时，累计运行时间长的子模块优先切除。