[发明专利]一种级联H桥型电力电子变压器暂态电压与功率均衡方法

说明书

本发明涉及电力系统输配电领域，公开了一种级联H桥型电力电子变压器暂态电压与功率均衡方法，以实现电力电子变压器暂态的中间直流电容电压均衡与各DAB变换器传输功率均衡。它包括以下步骤：以级联H桥输出的各中间直流电压与中间直流电压均值的差值进行闭环控制，得到DAB变换器的计算漏感值，以此计算漏感值对DAB变换器实际漏感值和设计漏感值之间的差异进行补偿，计算得到各DAB变换器的移相角，彻底消除了由于变压器漏感参数差异引起的功率不均衡问题。本发明实现了稳态和暂态的中间直流电压均衡与DAB变换器传输功率均衡，避免了电力电子变压器因为均衡问题而导致器件过电压或者过电流。且本发明易于实现，具有可靠性高和适用范围广等优点。

技术领域

本发明涉及电力系统输配电领域，更具体地，涉及一种级联H桥型电力电子变压器暂态电压与功率均衡方法。

背景技术

电力电子变压器作为一种新型电力变换装置，它不仅能够实现传统变压器所具备的电压等级变换和电气隔离，还具有电能质量隔离、主动交直流能量管理、无功补偿等功能。此外，电力电子变压器还具有高功率密度，模块化设计易冗余等优点。两级级联的级联H桥型电力电子变压器包括前级交流侧的级联H桥整流器和后级的DAB变换器。其中，级联H桥的交流测与交流配电网直接连接，为后级DAB变换器提供高压直流端口；而后级的DAB变换器通过高压直流端口与前级的级联H桥级联，通过高频变压器实现电压变换和电气隔离，并提供低压直流端口。

针对级联H桥型电力电子变压器，为解决电力电子变压器的电压均衡与功率均衡问题，传统控制方法为：首先对DAB变换器输出的低压直流电压进行闭环控制得到DAB变换器的共同移相角，再通过对各中间直流电容电压与中间直流电容电压的平均值的差值进行闭环控制，以得到各个DAB变换器的补偿移相角，将补偿移相角与共同移相角相加，得到各个DAB变换器的最终移相角。该方法通过PI控制器对DAB变换器的移相角进行修改，在不同负载下需要补偿的移相角不用，暂态均衡性能受限，在负载波动较频繁的场合易造成电力电子变压器过电压或过电流，最终导致电力电子变压器故障停机。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明目的在于公开一种级联H桥型电力电子变压器暂态电压与功率均衡方法，以在负载波动的情况下依然能够实现电力电子变压器的电压均衡与功率均衡。

为实现上述目的，本发明提供了一种级联H桥型电力电子变压器暂态电压与功率均衡方法，该方法包括以下步骤：

1)采用PI控制器对低压直流电压进行基础电压闭环控制，得到所有DAB变换器的基础移相角d；

2)计算各个整流器输出的中间直流电容电压的平均值U_dc，将整流器输出的中间直流电容电压的平均值U_dc与各个整流器输出的中间直流电容电压 U_dci(i＝1～N)做差，并采用PI控制器对做差的结果进行闭环控制，得到各DAB变换器的计算漏感值L_cki；

3)根据DAB功率计算公式，以计算漏感值L_cki对各DAB变换器的实际漏感值和设计漏感值之间的差异进行补偿，直接计算得到各DAB变换器的最终移相角d_i，并以最终的移相角d_i调节各个DAB变换器的传输功率，以实现中间直流电压均衡与DAB变换器传输功率均衡；

其中，L_kd为设计的漏感值。

所述的基础电压闭环控制器的输入信号为电力电子变压器的低压直流电压设定值U_L^*与低压直流电压测量值U_L的差值。

所述的电压与功率均衡闭环控制器的输入信号为各中间直流电容电压与中间直流电容电压的平均值的差值。

所述的DAB变换器传输功率均衡可以进一步实现中间直流电容电压均衡。