电力电子变压器在电网故障中的控制策略

电力电子变压器不但能完成常规电力变压器的基本功能,还具有优良的控制性能。为改善电力电子变压器在电网故障时的控制效果,首先分析了电力电子变压器拓扑结构,然后通过对传统PI控制器加入复数积分和微分环节,提出了一种适用于不对称故障的电力电子变压器控制策略,减小稳态误差并提高动态响应速度。最后将该控制策略应用于发生单相接地故障的配电网中进行仿真分析。结果表明,所设计的电力电子变压器具有良好的稳态控制效果,在电网发生故障时仍能保证稳定输出三相电压。     

高频环节电力电子变换技术的发展与现状

系统地论述了高频环节DC/AC变换技术、高频环节AC/DC变换技术和高频环节AC/AC变换技术的发展与现状,给出了电路结构、拓扑实例、控制策略与特点。用高频变压器替代低频环节电力电子变换器中的工频变压器,有效克服了低频环节电力电子变换器存在的体积与重量大、变压器铜铁用量大、音频噪音大、成本高等缺陷,以及非隔离型电力电子变换器存在的输出与输入无隔离、电压传输比小、电磁干扰(EMI)严重、用电安全性弱等缺陷,显著提高了变流器特性。随着铜、铁原材料和能源的日益紧张及其价格的急剧增长,高频环节电力电子变换技术越来越展现出其独特优势,在电力、通讯、航空等传统领域和新能源发电、智能电网等新兴领域均具有重要的应用价值。     

电力电子变压器

正电力电子变压器是由高频变压器和AC/DC, AC/AC,DC/AC等电力电子变换环节构成的新型设备,通常其高压、低压侧均提供交流、直流端口,可实现电能的多向流动。电力电子变压器不仅具有传统铁芯式交流变压器全部功能,还可实现交流侧无功功率补偿、谐波治理、新能源/储能设备直流接入、端口间故障隔离等新功能。     

基于MMC结构的电力电子变压器拓扑结构及控制策略研究

电力电子变压器是一种多功能的智能变压器,其特点是体积小重量轻,且具备改善电能质量等功能,是智能电网的重要设备之一。首先介绍了电力电子变压器的基本概念和发展趋势;之后分析了电力电子变压器的几种典型拓扑结构并简要介绍了对应的控制策略。选定了一种三相四线制电力电子变压器的拓扑结构,分析了其基本原理和控制策略,并在PSIM软件中建立了其仿真模型。对电力电子变压器变压和电能质量调节这两个主要功能进行了仿真和物理试验验证,结果证明了所用拓扑结构和控制策略的正确性和有效性。     

分布式发电系统中电力电子变压器的设计与仿真

针对电力公司在保证电网建设安全经济可靠的前提下提高电网大规模消纳分布式电源的需求,提出一种分布式电源接入系统设计新方案即采用电力电子变压器代替传统变压器作为分布式能源与电网连接的枢纽,实现能量的双向流动、主动调度管理并精确可控。设计一款10 k V等级的电子电力变压器(Electronic Power Transformer,EPT),研究其主回路拓扑、控制方式和运行特性,在此基础上进行Matlab仿真验证和提升该方案的合理性。仿真结果表明,电力电子变压器具有能量路由器功能,该方案能保证分布式能源接入电力系统安全灵活运行。     

基于电子电力变压器的自平衡牵引变压器

为了减小电力牵引系统对电网的负面影响,基于电子电力变压器的设计思路,研究设计了一种具有自平衡能力的牵引变压器。通过采用级联多电平技术和交错并联技术,既较好地解决了电力电子开关器件的电压和电流定额与配电系统匹配问题,又同时解决了阻止向一次侧电网注入负序分量问题;设计的牵引变压器采用基于载波移相技术的控制方案即网侧采用功率因数可调的解耦双闭环直接电流控制,负荷侧采用确保各相输出电压独立恒定的相间独立的电压有效值反馈控制。用Matlab/Simulink环境下建立模型的仿真结果表明:所提出的自平衡牵引变压器无论二次侧两相负荷是否一致,都可保证一次侧三相电流对称,并减小了负载谐波对电网的污染。     

基于MMC的配电网电力电子变压器故障特性分析

介绍了配电网电力电子变压器输入级、隔离级和输出级通常采用的拓扑结构;选取了半桥子模块型模块化多电平换流器、双有源桥和三相逆变器作为研究对象,基于PSCAD仿真平台,搭建了10k V配电网电力电子变压器仿真模型;对电力电子变压器中可能出现的故障类型,包括交流输入侧故障、中压直流侧故障、低压直流侧故障以及功率开关元件故障等进行了理论分析与仿真验证;对各类故障下电力电子变压器的过电压、过电流水平进行了分类统计,指出了对配电网电力电子变压器影响较大的故障类型。     

基于直接式AC/AC变换的单相混合式配电变压器及其松弛二端口网络建模

针对配电网中的电压波动问题,提出了一种由传统工频变压器与电力电子变换器组合而成的混合式配电变压器(hybrid distribution transformer,HDT)。首先,在不同HDT拓扑分析的基础上,选取了具有一定结构优势的双极性直接式AC/AC变换器(bipolardirectAC/ACconverter,BD-AC)作为HDT的电力电子组成部分;其次,对HDT的拓扑结构与运行原理进行了分析并提出了相应的控制策略;再次,基于状态空间平均法构建了HDT的状态空间平均模型,并以松弛二端口网络理论为依托,对HDT的系统特性进行了理论分析;最后,通过搭建仿真系统验证了理论分析的合理性与有效性。     

功率开关失效下的电力电子变压器故障特性分析与仿真*

文中介绍了电力电子变压器输入级、隔离级和输出级通常采用的拓扑结构;选取了具有直流故障闭锁功能的钳位双子模块型模块化多电平换流器、双主动桥和三相逆变器作为研究对象,对电力电子变压器输入级、隔离级和输出级换流器在功率开关短路故障和开路故障下的故障特性进行了理论分析;基于PSCAD仿真平台,搭建了10 k V电力电子变压器仿真模型,对所分析的故障类型进行了仿真验证,证明了理论分析的正确性;依据理论分析和仿真结果,对各类故障下的故障特性进行了统计,指出了对电力电子变压器影响较大的故障类型。     

电力电子变压器能量双向流动研究

介绍了双直流环结构电力电子变压器的拓扑和工作原理,对其各级子电路提出了相应的控制方案;分析了电力电子变压器的能量双向流动,并进行了仿真。仿真结果表明:电力系统中,双直流环结构电力电子变压器可以实现网侧电流灵活控制、电网接近单位功率因数运行,有较好的负载输出电压,还能实现能量双向流动。     

一种新型结构的电力电子变压器

电力电子变压器是一种新型智能电力变压器,在配电网中应用前景广阔。本文提出了一种新的模块化电力电子变压器拓扑结构,将双向隔离DC/DC变换器与模块化多电平变换器子模块连接在一起,直接得到低压直流输出,并利用四桥臂变换器产生低压交流输出,这种结构方式更利于模块化设计,减小装置体积。文中给出了模块化多电平变换器,双向隔离DC/DC变换器以及四桥臂变换器的控制方法,最后通过仿真和实验验证了该拓扑的性能。     

智能配电变压器发展趋势分析

智能配电变压器是智能电网快速发展背景下构建新一代配电网的关键部件。结合新能源分布式电源、交直流混联配电网的发展趋势,文中分析了智能配电变压器的主要功能,指出实现智能配电变压器的关键在于利用电力电子技术使配电变压器具备丰富的控制功能。在此基础上,分析指出电力电子变压器(PET)与混合式配电变压器(HDT)是智能配电变压器的两类可选方案。对PET与HDT的工作原理进行说明,列出基于PET,HDT及扩展型HDT的智能配电变压器的几种典型应用电路,并对其特点进行定性分析。基于一种具体的配电网应用场景,从工作原理、可靠性、经济性、可控性等方面对基于PET与HDT的智能配电变压器进行对比,并定性给出当变换功率比重增大时二者各项性能的变化规律。最后分析了智能配电变压器未来的发展趋势。     

新型四象限电力电子变压器的研究

电力电子变压器（PET）是一种采用电力电子变换器和高频开关变压器的电能传输装置,在电力系统配电网中具有潜在的应用价值。提出了一种新型PET,其组成是：变压器前级即高压端只有一级单相-单相交交变换器,可以得到高频交变电压;变压器后级即低压端为一级单相-单相交交变换器,经过滤波得到低压工频电压;最后级为阻性变换器,可以获得低压直流电压输出和单位输入功率因数。结果可以得到网侧单位功率因数,同时具备四象限功能。对这种PET进行了理论分析和仿真分析,并进行实验验证。结果表明：这种PET具有结构简单、控制容易、换流安全、单位输入功率因数、双向功率流动以及便于级联等特征,具有一定的应用价值。     

交直流混合微电网中电力电子变压器功率控制与模式切换方法

提出电力电子变压器在交直流混合微电网中的功率控制与模式切换方法。在交直流混合微电网的离网模式下,提出剩余功率下垂控制方法实现交直流系统的相互支撑。为实现电力电子变压器不同运行模式下的无缝切换,将不同运行模式融合到1个功能外环中,有效地降低了模式切换时的暂态波动。仿真结果表明,所提功率控制策略既能避免交直流母线的过度耦合,又能为交直流混合微电网提供一定的相互支撑作用;所提模式切换方法在保持稳态性能不变的情况下,显著提高了电力电子变压器的暂态性能。     

基于大容量电力电子功率变换的交流电弧炉柔性供配电方案

交流电弧炉作为电力系统高载能负荷的代表广泛应用于钢铁行业。针对交流电弧炉传统供配电方案在系统侧电能质量治理效果与负载侧生产效益的局限性,文中介绍了一种新型柔性供配电方案：在匹配传统方案主体结构的基础上,将多绕组移相变压器与模块化电力电子功率单元串联引入供电回路,显著提升了负载侧量测与控制精度,且改变了并联补偿治理该类负荷引发电能质量问题的固有方法。详细介绍了电源装置各部分功能,并参考传统方案工作原理设计了功率单元的控制策略。依据某100 t交流电弧炉实际参数在PSCAD/EMTDC中建立了柔性供配电方案完整仿真模型,验证了新型方案的可行性与优势。     

基于电力电子变压器的三端协调控制

为研究电力电子变压器对主网、交流微网、直流微网的三端协调控制,根据微网内分布式能源出力与功率缺额,提出了一种确定储能荷电状态预期值的方法。并基于此荷电状态值,综合考虑微网内源、荷、储三者关系,将微网运行状态划分为电源型微网和负载型微网。电力电子变压器根据微网类型,控制交直流微网功率流向与大小,最大化消纳分布式能源,以减少微网对配网的功率回馈次数及回馈时产生的功率损耗。仿真结果和实验数据验证了所提划分方法和控制策略的有效性。     

电力电子变压器的应用研究

介绍了电力电子变压器的工作原理及其主要拓扑结构,分析了电力电子变压器在分布式电源并网、配电网供电质量改善方面的应用技术,并研究了相应的控制策略。电力电子变压器和柔性交流输电技术相结合,可以实现很多新的功能,具有良好的应用前景。     

面向中压配电网的电力电子变压器控制策略研究

为实现电力电子变压器在电力系统中保证各环节稳定工作以及良好的电能质量,根据电力电子变压器的自身特点,采用分级策略控制其运行工作,输入级与隔离级分别采用电压电流双闭环和电压闭环控制,用以稳定后逆变器的直流电压;输出级采用电压单闭环控制和恒频恒压(V/f)控制。搭建了基于Matlab/Simulink的三级电力电子变压器中压配电仿真系统,通过仿真实验验证了PET在两种控制策略下都能够输出稳定的三相电压电流,同时有效减少了谐波污染;对比不同控制策略下系统各环节的波形变化情况,对电力电子变压器在中压配电网的工程应用具有一定参考价值。     

基于相位叠加原理的有源滤波器谐波指令新算法及控制

具有移相变压器的交交变频器运行中功率因数较低且产生丰富的谐波,采用多套并联型有源滤波器分别在变压器各套移相副边进行有源滤波和无功补偿。在瞬时无功功率算法的基础上利用移相变压器副边谐波在原边可以叠加的特点,提出将变压器各副边谐波指令叠加的算法推算原边需要补偿的谐波指令,剔除掉在变压器原边通过反相位叠加而抵消的副边某些谐波分量,不必再在副边用有源电力滤波器补偿它们,从而减小了补偿容量。同时,在逆变器出线串联电容以降低有源滤波器直流侧电容工作电压。PSCAD/EMTDC软件仿真结果证实了新算法和降压控制的正确性。