CN111371116A - 一种基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器 - Google Patents

一种基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器 Download PDF

Info

Publication number
CN111371116A
CN111371116A CN202010101905.3A CN202010101905A CN111371116A CN 111371116 A CN111371116 A CN 111371116A CN 202010101905 A CN202010101905 A CN 202010101905A CN 111371116 A CN111371116 A CN 111371116A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
electronic transformer
power electronic
power
bridge arm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010101905.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111371116B (zh
Inventor
张建忠
张雅倩
陈桂
邓富金
朱耀东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Jiaxing University
Original Assignee
Southeast University
Jiaxing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University, Jiaxing University filed Critical Southeast University
Priority to CN202010101905.3A priority Critical patent/CN111371116B/zh
Publication of CN111371116A publication Critical patent/CN111371116A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111371116B publication Critical patent/CN111371116B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/122—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
    • H02H7/1225—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters responsive to internal faults, e.g. shoot-through
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4835—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器，属于发电、变电或配电的技术领域。电力电子变压器包括输入级、传输级与输出级。传输级为多个DC/DC功率单元的输入并联与输出串联结构，低压侧并联接电力电子变压器系统的低压直流母线，高压侧通过旁路电路串联，接电力电子变压器系统的高压直流母线。根据电力电子变压器系统的实时功率传输大小，通过传输级的旁路电路改变DC/DC功率单元的串联数量，实现高压直流母线电压的主动调节，输出级的模块化多电平变换器为混合子模块结构，实现输出级的超调运行。本发明能够减小电力电子变压器系统的体积与重量、提高功率传输效率与提高系统可靠性。

Description

一种基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器
技术领域
本发明涉及在新能源并网中应用的电力电子技术，更具体地，涉及一种基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变换器结构与相应控制，属于发电、变电或配电的技术领域。
背景技术
近数十年来，全球面临着资源枯竭和环境污染的双重压力，世界各国相继将大力发展可再生能源等替代能源作为缓解能源危机的突破口，全球性的风力发电规模由此呈现不断扩大的趋势。
目前，风电机组通过并网变流器和工频变压器升压后并入电网。随着超大功率风电机组的推出，并网变流器电压、容量和制造成本不断增大。传统风机并网结构中，工频变压器功能单一，只能实现不同等级交流电压之间的变换和电气隔离，不能有效隔离负荷侧故障，而且体积大、重量重。此外，变压器内的绝缘油需定期维护，一旦泄漏会污染周围环境。
相比之下，电力电子变压器是一种结合电力电子变换器和高频变压器的电能传输设备，其不仅可以显著减小系统磁性材料的用量，而且集电气隔离、电压变换、功率传输、无功补偿、电能质量治理等功能于一身，可实现可再生能源发电设备、储能设备以及负载的有效管理，被认为是未来能源互联网的核心技术。在此技术背景下，风电场35kV集电系统中采用电力电子变压器技术复合大型风电机组的并网变流器和集电升压变压器，已经具备一定的技术经济优势。应用于风电场的电力电子变压器不仅可以实现大容量风电机组的灵活并网控制，而且可以同时满足电网对风电场无功补偿、调频、电能质量治理和潮流调节等方面的需求。通过在电力电子变压器的输出级引入模块化多电平变流器，可以实现电力电子变压器直接与中高压集电侧相连。
目前，风机并网中，基于模块化多电平变换器的电力电子变压器在应用中还面临着诸多瓶颈，比如模块化多电平变换器内部子模块的电容电压体积与重量较大，降低了系统的功率密度；另外，系统传输级中的双有源桥式变换器单元需要一直投入工作，即使是风速很低，系统传输功率很小的情况下，多个双有源桥式变换器都工作在轻载状态下，减小了传输级的系统工作效率；同时，当传输级单元发生故障时需要旁路，此时，为了维持高压直流母线电压与系统正常运行，需要配置足够的冗余变换器单元，增加了系统成本。因此，为了进一步提升基于模块化多电平变换器的电力电子变压器在风机并网中的工程优势，需要对传统结构进行一定的改进。本发明旨在通过引入混合型模块化多电平变换器，提出一种根据电力电子变压器实施功率传输要求灵活投入传输级功率模块的运行方法以及输出级超调调制策略。
发明内容
本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了一种基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变换器，通过减小输出级子模块电容总体积减小了电力电子变压器系统整体体积，通过灵活控制传输级变换器单元的投入数量，降低了传输级的运行损耗与故障情况下对冗余单元的要求，有效提高风机并网电力电子变压器的功率密度，提升了风机并网电力电子变压器的功率传输效率与运行可靠性，解决了现有风机并网用电力电子变压器传输级工作效率低、系统功率密度低的技术问题。
本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：
一种基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器，包括输入级、传输级以及输出级三个功率级，其中，输入级为单个或者多个并联运行的两电平变换器或多电平变换器，交流侧直接与风机相连，实现风机的最大功率跟踪与整流功能，直流侧接电力电子变压器的低压直流母线；传输级为多个DAB单元的输入并联与输出串联结构，DAB单元的低压侧并联接电力电子变压器系统的低压直流母线，DAB单元的高压侧通过旁路电路串联，接电力电子变压器系统的高压直流母线；当DAB单元高压侧旁路电路中的开关S0开通，S1关断时，对应的DAB单元投入电路，承担部分功率传输；当DAB单元高压侧旁路电路中的开关S1开通，S0关断时，对应的DAB单元被旁路；输出级为三相混合型模块化多电平变换器结构，直流侧接电力电子变压器系统高压直流母线，交流侧直接与集电网相连，每个桥臂中共包括N个子模块，其中包含NHB个半桥子模块以及NFB个全桥子模块，三相中的6个桥臂完全对称。
本发明中，额定高压直流母线电压的设计应使得输出级的额定调制比大于1，即系统在额定功率运行时，输出级工作于超调状态，此时，传输级的DAB全部投入运行，工作在额定功率传输状态下。
一种基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器运行方法，包括：一种电力电子变压器系统级的高压直流母线电压主动调节方法以及一种输出级混合型模块化多电平变换器超调调制策略。
一种电力电子变压器系统的高压直流母线电压主动调节方法为：
令额定高压直流母线电压为uHV *，实时高压直流母线电压为uHV，高压交流侧相电压的幅值为uG *，DAB单元数目为NDAB，DAB单元串联侧的直流电压为uDAB *，DAB单元的额定输出功率为pDAB，实时投入的DAB单元数目为nDAB，输出级混合型模块化多电平变换器的子模块电容额定电压为uC *，m为系统调制比，m*为系统额定调制比：
Figure BDA0002387139330000031
一种电力电子变压器系统级的高压直流母线电压主动调节方法，在电力电子变压器系统的实时运行中，根据系统实时传输功率psys，所对应的需要投入的DAB单元数量为：
Figure BDA0002387139330000032
式(2)中，[]函数指不大于[]内函数的最大整数。
当系统传输功率小于额定功率时，将传输级中部分DAB单元旁路，从而减小DAB的投入数量，同时，高压直流母线电压降低，使输出级的调制比进一步增大，即：
uHV＝nDAB·uDAB * (3)，
Figure BDA0002387139330000033
其中，uHV＜uHV *。
本发明中，输出级将一直运行在超调状态下，即m>＝m*>1。
一种电力电子变压器输出级混合型模块化多电平变换器超调调制策略，当输出级系统运行在超调状态下时，
(1)将m＝1时的系统调制波
Figure BDA0002387139330000034
中的直流分量平移得到
Figure BDA0002387139330000035
此时，调制波中出现部分负值；
(2)将该部分负值取反，得到超调运行时的上桥臂调制波
Figure BDA0002387139330000041
调制波的最终表达式为：
Figure BDA0002387139330000042
以a相上桥臂的调制策略为例，则a相上桥臂的所有子模块的投入与切除原则如下：
(1)将uap与N个频率为f，相位差为1/(Nf)、峰值为1的三角载波进行比较，将比较结果累加得到需要投入的子模块数nap；
(2)当
Figure BDA0002387139330000043
时，将全桥子模块电容电压由大到小进行排序，当桥臂电流为零或为正时，选择前nap个全桥子模块投入负电平，当桥臂电流为负时，选择后nap个全桥子模块投入负电平；
(3)当
Figure BDA0002387139330000044
时，将所有子模块电容电压由大到小进行排序，当桥臂电流为零或为正时，选择后nap个子模块投入正电平，当桥臂电流为负时，选择前nap个子模块投入负电平；
(4)当
Figure BDA0002387139330000045
时，所有子模块全部旁路。
本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：
(1)本申请采用输入并联输出串联的多个传输级单元构成基于混合型模块化多电平变换器电力电子变压器的传输级，由若干全桥子模块和半桥子模块串联的桥臂实现电力电子变压器输出级的多电平变换器，通过输出级的超调控制减小输出级混合型模块化多电平变换器中子模块电容容值，减小输出级电容体积进而减轻电力电子变压器的整体重量，提高整个系统的功率密度；
(2)在系统传输功率较小的情况下，通过传输级串联侧的旁路开关主动减小DAB单元的投入个数，从而降低传输级的损耗，当传输级中的DAB单元发生故障且冗余模块数目不足时，可以将故障DAB旁路，在高压直流侧电压减小的情况下高压交流输出端的电压不会受到影响，有效提高风机并网电力电子变压器的传输效率与可靠性。
附图说明
图1是基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器系统结构图。
图2是基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器系统的运行方法示意图。
图3(a)、图3(b)是输出级混合型模块化多电平变换器在超调调制策略下调制波平移过程和翻转过程的波形图。
图中标号说明：1、基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器，2、输入级变换器，3、DAB单元，4、旁路电路，5、传输级，6、输出级，7、半桥子模块，8、全桥子模块，9、输入级。
具体实施方式
以下将通过更详细的实施方式对本发明基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器进一步的阐述。
本申请公开的一种基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器，传输级由多个输入并联输出串联的DAB单元组成，采用半桥子模块和全桥子模块串联组成的桥臂实现输出级的多电平变换器。为了克服现有风机并网用电力电子变压器传输级工作效率低以及系统功率密度低的问题，本申请通过主动调节高压直流母线电压灵活控制传输级变换器单元的投入数量，通过超调调制策略调整投入输出级多电平变换器桥臂的子模块以减小了输出级子模块电容总体积。
如图1所示，基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器1包括：输入级9、传输级5以及输出级6三个功率级，其中，输入级9由大功率的输入级变换器2构成，其交流侧直接与风机相连，实现风机的最大功率跟踪与整流功能，直流侧接电力电子变压器的低压直流母线；传输级5为多个DAB3的输入并联与输出串联结构，DAB单元的低压侧并联接电力电子变压器系统的低压直流母线，DAB单元的高压侧通过旁路电路4串联后接电力电子变压器系统的高压直流母线；当DAB单元3高压侧旁路电路4中的开关S0开通，S1关断时，对应的DAB单元投入电路，承担部分功率传输；当DAB单元3高压侧旁路电路4中的开关S1开通，S0关断时，对应的DAB单元被旁路；输出级6为三相混合型模块化多电平变换器结构，直流侧接电力电子变压器系统高压直流母线，交流侧直接与集电网相连，每个桥臂中共包括N个子模块，其中包含NHB个半桥子模块7以及NFB个全桥子模块8，三相中的6个桥臂完全对称。
本发明中，额定高压直流母线电压的设计应使得输出级的额定调制比大于1，即系统在额定功率运行时，输出级工作于超调状态，此时，传输级的DAB全部投入运行，工作在额定功率传输状态下。
令额定高压直流母线电压为uHV *，实时高压直流母线电压为uHV，高压交流侧相电压的幅值为uG *，DAB单元数目为NDAB，DAB单元串联侧的直流电压为uDAB *，DAB单元的额定输出功率为pDAB，实时投入的DAB单元数目为nDAB，输出级混合型模块化多电平变换器的子模块电容额定电压为uC *，m为系统调制比，m*为系统额定调制比：
Figure BDA0002387139330000061
本申请公开的基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器的运行控制如图2所示，首先，根据系统实时传输功率决定投入DAB单元的数目并生成传输级各单元旁路电路的控制信号，通过灵活调节DAB单元投入数目实现高压直流母线电压的主动调节，根据额定的低压直流母线和实时调节的高压直流母线电压生成输入级和输出级的控制信号，采用超调控制策略控制输出级并根据输出级的实际调制比并生成输出级的控制信号，从而调节多电平变换器各桥臂的子模块投入情况。
在电力电子变压器系统的实时运行中，根据系统实时传输功率psys，通过公式(2)计算得到需要投入的DAB单元数量为：
Figure BDA0002387139330000062
式(2)中，[]函数指不大于[]内函数的最大整数。
当系统传输功率小于额定功率时，将传输级中部分DAB单元旁路，从而减小DAB的投入数量，同时，高压直流母线电压降低为公式(3)所示，公式(4)中的输出级调制比进一步增大，即
uHV＝nDAB·uDAB * (3)，
Figure BDA0002387139330000063
其中，uHV＜uHV *。
本发明中，输出级将一直运行在超调状态下，即m>＝m*>1。
图3中所示为输出级混合型模块化多电平变换器超调调制策略的具体实施方案。图3(a)中虚线表示的是当调制比为1，即uHV＝N*uC *，m＝1时的a相上桥臂调制波，本发明中，uHV<N*uC *，因此，调制波的直流分量也由原来的1/2相应地向下平移为1/2m，交流分量保持不变，a相上桥臂的调制波
Figure BDA0002387139330000071
变为
Figure BDA0002387139330000072
得到图3(a)中的实线调制波，此时，调制波中出现部分负值，但是由于载波(每个桥臂的调制过程共需要N个频率为f的载波，载波之间的相位差为1/N/f)的取值范围为0-1，需要按照图3(b)中的变化将调制波为负值部分进行翻转，即对带有负值的调制波取绝对值，最终，a相中上、下桥臂的调制波分别表示为：
Figure BDA0002387139330000073
以a相上桥臂的调制策略为例，则a相上桥臂的所有子模块的投入与切除原则如下：
(1)将uap与N个相位差为1/(Nf)、峰值为1的三角载波进行比较，将比较结果累加得到需要投入的子模块数nap；
(2)当
Figure BDA0002387139330000074
时，将全桥子模块电容电压由大到小进行排序，当桥臂电流为零或为正时，选择前nap个全桥子模块投入负电平，当桥臂电流为负时，选择后nap个全桥子模块投入负电平；
(3)当
Figure BDA0002387139330000075
时，将所有子模块电容电压由大到小进行排序，当桥臂电流为零或为正时，选择后nap个子模块投入正电平，当桥臂电流为负时，选择前nap个子模块投入负电平；
(4)当
Figure BDA0002387139330000076
时，所有子模块全部旁路。
基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器中，输出级混合型模块化多电平变换器六个桥臂的超调调制策略完全相同。
可见，以电力电子变压器工作于超调状态为目标，采用超调策略控制输出级能够减小输出级子模块电容容值，通过灵活切投传输级单元调节高压直流母线电压进而降低小功率传输情形下的传输级损耗，相比于通过工频升压变压器与背靠背变换器实现风机并网的传统方案，本申请公开的电力电子变压器有效提高了功率密度、传输效率、可靠性。
以上所述仅为本发明的实施例之一。凡根据本发明的发明构思所作的任何修改与等同替换均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器，其特征在于，包括：
输入级，其交流侧直接与风机相连，其直流侧接电力电子变压器的低压直流母线；
传输级，包含多个输入端并联输出端串联的传输级单元，各传输级单元的输入端与电力电子变压器系统的低压直流母线连接，各传输级单元的输出端串联后接在电力电子变压器系统正负高压直流母线之间，传输级单元的投入数根据系统实际传输功率确定，高压直流母线电压的额定值以输出级运行在超调状态下为控制目标确定；及，
输出级，由三相混合型模块化多电平变换器构成，所述三相混合型模块化多电平变换器的直流侧接电力电子变压器系统高压直流母线，三相混合型模块化多电平变换器的交流侧直接与集电网相连，三相混合型模块化多电平变换器的每个桥臂由全桥子模块和半桥子模块串联组成。
2.根据权利要求1所述一种基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器，其特征在于，所述传输级单元包括双有源桥式变换器和旁路电路，双有源桥式变换器的低压侧与电力电子变压器系统的低压直流母线连接，旁路电路接在双有源桥式变换器高压侧两输出端子之间，由两个开关管串联连接组成。
3.根据权利要求1所述一种基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器，其特征在于，传输级单元的投入数根据
Figure FDA0002387139320000011
确定，nDAB为传输级单元的投入数，psys为电力电子变压器系统实时功率传输的，pDAB *每个DAB单元的额定功率。
4.权利要求1至3中任意一项所述电力电子变压器的控制方法，其特征在于，根据系统实时传输功率确定传输单元的投入数目并生成各传输单元的控制信号，实时采集高压直流母线电压，根据额定的低压直流母线和实时采集的高压直流母线电压生成输入级和输出级的控制信号，采用超调控制策略控制输出级并根据输出级的实际调制比生成三相混合型模块化多电平变换器每个桥臂上各子模块的控制信号。
5.根据权利要求4所述电力电子变压器的控制方法，其特征在于，采用超调控制策略控制输出级并根据输出级的实际调制比生成三相混合型模块化多电平变换器每个桥臂上各子模块的控制信号的具体过程为：
将调制比为1的调制波中的直流分量1/2平移至1/2m处，m为系统实时调制比，表示为
Figure FDA0002387139320000021
N为输出级三相混合型模块化多电平变换器每个桥臂桥臂的包含的子模块数目，uC *为输出级三相混合型模块化多电平变换器每个桥臂桥臂上子模块的电容额定电压，uHV为高压直流母线电压的实时值；
将平移后的调制波中出现的负值部分取反得到系统运行在超调状态下三相混合型模块化多电平变换器的桥臂调制波；
将桥臂调制波与N个频率为f、相位差为1/(Nf)、峰值为1的三角载波进行比较，累加比较结果得到桥臂上需要投入的子模块数n；
在桥臂调制波小于0时，对桥臂上的所有全桥子模块按照电容电压由大到小的顺序排序，在桥臂电流为零或为正时选择前n个全桥子模块投入负电平，在桥臂电流为负时选择后n个全桥子模块投入负电平；
在桥臂调制波大于0时，对桥臂上的所有子模块按照电容电压由大到小的顺序进行排序，在桥臂电流为零或为正时选择后n个子模块投入正电平，在桥臂电流为负时选择前n个子模块投入负电平；
在桥臂调制波等于0时，所有子模块全部旁路。
CN202010101905.3A 2020-02-19 2020-02-19 一种基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器 Active CN111371116B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010101905.3A CN111371116B (zh) 2020-02-19 2020-02-19 一种基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010101905.3A CN111371116B (zh) 2020-02-19 2020-02-19 一种基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111371116A true CN111371116A (zh) 2020-07-03
CN111371116B CN111371116B (zh) 2021-12-14

Family

ID=71210963

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010101905.3A Active CN111371116B (zh) 2020-02-19 2020-02-19 一种基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111371116B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114337293A (zh) * 2021-11-25 2022-04-12 深圳供电局有限公司 直流变压器效率优化控制方法、装置及计算机设备
CN114531037A (zh) * 2022-01-26 2022-05-24 中国科学院电工研究所 一种直流变压器电流断续控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106655794A (zh) * 2016-12-08 2017-05-10 国网智能电网研究院 一种电力电子变压器及其控制方法
WO2017115955A1 (ko) * 2015-12-30 2017-07-06 주식회사 효성 모듈러 멀티레벨 컨버터 및 이의 ｄｃ 고장 차단 방법
CN107910872A (zh) * 2017-10-27 2018-04-13 东南大学 一种基于固态变压器的动态电压恢复器复合电路及控制方法
CN109787497A (zh) * 2019-03-11 2019-05-21 中国矿业大学 一种混合型mmc的过调制均压方法
CN110504688A (zh) * 2019-08-12 2019-11-26 上海交通大学 具备交直流故障不间断运行能力的固态变压器及控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017115955A1 (ko) * 2015-12-30 2017-07-06 주식회사 효성 모듈러 멀티레벨 컨버터 및 이의 ｄｃ 고장 차단 방법
CN106655794A (zh) * 2016-12-08 2017-05-10 国网智能电网研究院 一种电力电子变压器及其控制方法
CN107910872A (zh) * 2017-10-27 2018-04-13 东南大学 一种基于固态变压器的动态电压恢复器复合电路及控制方法
CN109787497A (zh) * 2019-03-11 2019-05-21 中国矿业大学 一种混合型mmc的过调制均压方法
CN110504688A (zh) * 2019-08-12 2019-11-26 上海交通大学 具备交直流故障不间断运行能力的固态变压器及控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陆锋等: "混合型MMC降低子模块电容电压波动的优化策略", 《电力建设》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114337293A (zh) * 2021-11-25 2022-04-12 深圳供电局有限公司 直流变压器效率优化控制方法、装置及计算机设备
CN114337293B (zh) * 2021-11-25 2024-01-19 深圳供电局有限公司 直流变压器效率优化控制方法、装置及计算机设备
CN114531037A (zh) * 2022-01-26 2022-05-24 中国科学院电工研究所 一种直流变压器电流断续控制方法
CN114531037B (zh) * 2022-01-26 2024-05-03 中国科学院电工研究所 一种直流变压器电流断续控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111371116B (zh) 2021-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113037117B (zh) 一种基于四有源桥的mmc-sst拓扑及控制方法
CN102820672B (zh) 一种连接不同电压等级交流电网的柔性直流输电系统
CN112152496A (zh) 一种桥臂复用模块化多电平换流器
CN111371116B (zh) 一种基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器
Rao et al. Grid Connected Distributed Generation System with High Voltage Gain Cascaded DC-DC Converter Fed Asymmetric Multilevel Inverter Topology.
CN116316782A (zh) 一种混合轻型海上风电直流输电系统和方法
Hu et al. Modular isolated LLC DC/DC conversion system for offshore wind farm collection and integration
Abbasi et al. A novel controller based on single-phase instantaneous pq power theory for a cascaded PWM transformer-less STATCOM for voltage regulation
CN114498711A (zh) 一种低频输电系统及其控制方式
CN113078829A (zh) 一种上下桥臂子模块高频链互联的mmc拓扑及控制方法
Xing et al. A new power converter for current source converter-based wind energy system
Sahoo et al. Modulation and control of a single-stage hvdc/ac solid state transformer using modular multilevel converter
CN110061645B (zh) 一种电容缩减的高压柔性直流装置
CN217883245U (zh) 一种三相三电平变流器电路
CN111030483A (zh) 一种电力电子变压器及控制方法
Xing et al. A practical current source inverter-based high-power medium-voltage PV system
CN114362549B (zh) 基于非隔离型背靠背拓扑的级联多电平变流器及其控制策略
CN115378286A (zh) 一种三相三电平变流器电路及其调制方法
CN113241962A (zh) 一种基于三相四桥臂mmc的电力电子变压器及其控制方法
Xiang et al. Study on high voltage grid-connected PV inverter based on modular multilevel converter
CN114069633A (zh) 一种含高频隔离型背靠背变换器的混合型智能配电变压器
CN113078655A (zh) 一种无电解电容级联h桥statcom系统及控制方法
Zhou et al. Three-phase Three-level Converter and Its Control Strategy for Grid-connected High-capacity Wind Power Generation
CN217335101U (zh) 风力发电变流器
CN218888144U (zh) 一种中压储能并联有源电力滤波器电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant