电力电子变压器的内部能量流动协调控制策略

在电力电子变压器(PET)中,当级联H桥(CHB)和双有源桥(DAB)变换器的动态响应特性差异较大时,高、低压直流母线电压容易出现大幅波动。为解决此问题,文中提出了一种基于PET内部能量流动的协调控制策略。该策略由基于直流母线能量总和调节的CHB控制和基于直流母线能量协调的DAB模型预测控制这2个部分组成,能够将PET直流母线储能总量的波动定量地分配给高、低压直流母线共同承担,以使所有直流母线能量的相对偏差的平方和达到最小。该策略简化了PET闭环控制系统和控制参数设计的复杂性,能够提升直流电压的动态响应性能,并且通过补偿控制的方法有效抑制了DAB中的二次功率传输。理论分析表明,所提控制策略对于电路参数的不一致有较强的鲁棒性。仿真结果验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

级联H桥型电力电子变压器隔离级高频电流波动抑制策略

串联谐振型双有源桥变换器(DABSRC)由于具有控制简单及软开关范围宽的特点,可用在级联H桥型电力电子变压器隔离级DC-DC电能变换环节中。考虑电力电子变压器各相单元存在二倍电网工频瞬时功率波动,导致隔离级DABSRC高频电流幅值呈现相同波动,且过大波动将会增加隔离级开关器件导通损耗和电流应力。为解决该问题,文中以优化高频电流有效值为目标,提出一种零序电压注入控制策略,通过在交流侧级联H桥变换器中注入零序电压,降低了隔离级DABSRC开关器件电流应力。最后,利用苏州同里10 kV交流/750 V直流3 MVA级联H桥型电力电子变压器工程示范样机进行验证,仿真及样机测试结果证明了控制方法的有效性。     

基于混频调制的新型电力电子变压器

现有的电力电子变压器的能级变换级数较多,导致效率不高、体积庞大、成本高,制约了其在实际中的应用。首先,基于混频调制技术,提出了两种新型的基于级联H桥变流器结构的电力电子变压器拓扑,以减少变换级数并实现多端口输入/输出,有利于提升功率密度。然后,详细分析了该电力电子变压器的设计方法与控制策略,利用Simulink验证了所提电力电子变压器拓扑及控制策略的可行性,并与传统电力电子变压器拓扑进行了对比分析。     

基于磁路耦合的电力电子变压器直流变换技术

针对模块串联型电力电子变压器中变压器数量多、绝缘要求高的问题,设计了一种基于磁路耦合变压器的多有源桥直流变换器结构,能够提高模块化程度和减少高频变压器端口数目,提升系统功率密度.该变换器采用多磁芯高频变压器,变压器原边具有多绕组结构,对应多模块的串联,以满足输入高电压等级的要求;副边则采用单一绕组,对应全桥或多个全桥电...     

模块化电力电子变压器的设计与实现

基于级联H桥拓扑的模块化电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)具有最优的灵活性和功能扩展性,是PET中研究最为广泛的一种拓扑结构,但是其高压工程样机的实现具有一定的难度。本文研究了10k V/400V模块化电力电子变压器的设计与实现方法,考虑PET内部高低压隔离因素重新进行了三级结构划分,高压级联模块利用无锁相环控制消除电网电压波动引起的输入电流相位误差,研究了模块化的控制系统设计方法。研制的工程样机接入10k V配网进行了实验,各工况下的实验波形和数据分析验证了所提设计方法的正确性与有效性。     

电力电子变压器故障下的运行策略

电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)作为电力电子变换技术的最新应用,能解决电力系统中许多的新课题,但易发生故障,影响电网的稳定运行。本文分析了级联型PET的故障形式,将其双主动桥（Dual Active Bridge,DAB）故障作为典型对象研究。针对故障提出检测方法和应对运行方案,最后对提出的方案进行仿真验证。仿真结果表明,PET能在故障情况下平稳调整运行策略,维持整体稳定运行,故障维修时对电网运行零影响。     

具有滤波与能量回馈双功能的电力变换器研究

研究了一种具有滤波与能量回馈双功能的电梯能量回馈器.当电梯处于能量再生状态运行时,回馈器将能量回馈到电网:当电梯处于非能量再生状运行态时,为提高设备利用率.使回馈器运行在有源电力滤波状态.以并联型有源电力滤波器为对象.对其拓扑结构、补偿分量的检测算法、控制策略等问题作了系统研究.实验结果表明,该回馈器工作稳定可靠.具有良好的动静态性能.仿真结果表明,该回馈器能准确补偿谐波电流和无功功率,动态响应速度快.     

级联H桥型电力电子变压器平均值模型

针对电力电子变压器仿真效率较低和死区效应越来越显著的问题,基于级联H桥型双有源桥结构电力电子变压器,提出一种考虑死区效应的平均值模型。首先,计及寄生参数将双有源桥单元简化为一阶RL电路,分析各个死区工况下电压电流特性,求解电流的平均化解析表达式,通过等效电流源代替全桥及高频变压器实现对双有源桥单元的平均值建模。其次,基于状态空间平均法,通过占空比将H桥整流单元各工况整合为一个统一的模型,进而使用受控源代替H桥整流单元与交流电网、双有源桥的接口电路。最后,建立输入侧串联输出侧并联型的级联H桥型电力电子变压器平均值模型并给出计算流程。在PSCAD/EMTDC仿真软件上分别搭建电力电子变压器详细模型与平均值模型,仿真结果表明所提出的模型具有较高的精度和运行效率。     

基于开关复用型子模块的电力电子变压器及其控制策略

直流配电系统一般采用双极性供电形式,其中真双极接线形式在故障工况下正、负极可单独运行,但成本较高,适用于对可靠性要求较高的场合。为实现电力电子变压器在真双极接线形式的直流配电系统中的应用并有效降低装置成本,文中提出了一种基于开关复用型子模块的电力电子变压器拓扑,并对其工作原理和控制策略进行分析。所提电力电子变压器控制包括低压端口电压控制和电压均衡控制,电压均衡控制器和低压端口电压控制器相互解耦,方便独立设计。相比传统真双极接线形式,所提子模块中双有源桥和电压均衡电路之间功率开关实现了有效复用,能够有效降低系统成本,提高功率密度。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

多电平直流链电力电子变压器控制策略研究

多电平直流链电力电子变压器(PET)中间级子模块拓扑包括半桥和双有源桥两部分。直流链两端电路不同的结构和控制策略会造成直流链电压的波动和不稳定。传统控制策略需要大量电流传感器,并且控制链路上的低通滤波器影响了系统的动态响应。文中提出了一种多电平直流链PET的控制策略,由串并联功率模块中的半桥电路稳定直流链总输出电压,由双有源桥电路实现直流链不同模块之间的均压。同时,所提控制策略只需要中压直流端口连接电感处的一个电流传感器,所有功率模块均不使用电流传感器,节省了系统的成本。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

一种三相级联型电力电子变压器及其控制策略研究

针对直流微网的并网问题,设计一种三相级联型电力电子变压器,高压交流输入级采用星形级联型H桥拓扑,低压直流输出级使用输出并联的隔离式双向主动全桥结构。在直接接入交流配电网的同时,为分布式能源提供了一个稳定的直流接口。文中针对两级分别设计了闭环的控制方法,特别是对于高压级的星形级联型拓扑提出了一种简单的相间和相内直流侧平衡控制方法。通过仿真和实验验证了上述拓扑结构和控制策略的可行性和有效性。     

电力电子变压器公共冗余结构及容错控制策略

电力电子变压器(PET)包含大量电力电子器件,其子模块故障率相对较高,严重影响了供电可靠性.为提高级联H桥型PET的可靠性及容错能力,针对级联H桥的结构及运行特点,提出了 一种双子模块公共冗余结构.该结构通过双向开关切换阵列灵活切换2个冗余子模块之间的连接方式,能够在PET内部任意单子模块和双子模块故障情况下实现备用功...     

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。     

适用于PET的负载电流前馈控制策略

电力电子变压器(power electronic transformer,PET)由级联H桥(cascaded H-bridge,CHB)和双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器级联组成,当发生负载突变时,PET的高、低压直流母线电压存在较大波动,无法迅速达到平衡。为了解决此问题,提出一种适用于级联系统的负载电流前馈控制策略。该策略由DAB级和CHB级的负载电流前馈2部分组成。前者是通过低压侧负载电流计算得到DAB级的补偿移相角,后者则考虑级联系统的输入输出功率守恒,将负载电流直接前馈到CHB级。同时,考虑到CHB级电流内环的延迟,CHB整流级采用一阶微分与功率均衡相结合的电流前馈控制策略。所提控制策略只需要采样低压直流母线负载电流,极大程度地节约了系统成本,且操作简单,易于实现。仿真和Starsim实验验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

CHB-SRDAB型电力电子变压器损耗分析及效率优化

电力电子变压器(PET)是实现交直流混合配电网电能变换与路由的关键设备,可极大增强电网的灵活性和可控性。现阶段,采用级联H桥(CHB)和串联谐振型双有源桥(SRDAB)的PET因具有模块化结构、效率高等优点而被广泛应用。首先,文中以1台应用于实际工程中的1.5 MW 10 kV AC-750 V DC PET为分析对象,结合实验波形阐述了PET正反向功率流向下开关时瞬态特性的不同,并分析了特性差异的原因;其次,SRDAB整流侧电流只流经二极管,因此通过闭锁其整流侧功率半导体器件,可降低SRDAB开关损耗,从而提高PET效率;最后,在PET工程现场进行实验测试,证明了损耗分析的正确性和效率优化方法的有效性。采用所提方法,PET运行效率可提高约0.2%。     

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。     

电力电子变压器在输电系统中的控制策略研究

电力电子变压器(PET—PowerElectronicTransformer)是一种新型的电能转换设备,它通过电力电子变换技术实现电力系统中的电压变换和能量传递。研究了PET在电力系统中的控制问题,提出了在单机无穷大系统中与发电机相连的PET的控制策略,并在MATLAB环境中进行了时域仿真研究。仿真结果表明,在系统中出现扰动的条件下,PET能有效的提高系统阻尼,改善系统电压特性,提高了电力系统的稳定性。