CN112087134A - 一种储能型直接耦合式直流变压器及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种储能型直接耦合式直流变压器及控制方法，包括：链式模块1和链式模块2；链式模块1包括多个串联的单极性全桥子模块；链式模块2包括多个并联的储能型半桥子模块；每个储能型半桥子模块包括并联的半桥型单元和储能型单元，本发明采用单极性全桥型子模块和储能型半桥子模块的构建直接耦合型直流变压器，即可以实现短路故障电流的隔离，同时可以通过储能型子模块实现高压测短路故障下的不间断供电与正常运行情况下供电过程中的削峰填谷，提高供电的可靠性同时减少低压侧用户停电的几率。
Description
技术领域
本发明属于直流输电技术领域，具体涉及一种储能型直接耦合式直流变压器及控制方法。
背景技术
直流电网的发展仍受到诸如直流断路器、直流变压器等关键设备滞后的限制，其中直流变压器对于连接不同的直流线路形成直流电网意义重大。对比传统的交流电网可以发现，交流电网中存在着多个不同的电压等级，其中较高的电压等级用于长距离的功率传送，而较低的电压等级用于配电和用电领域。同样，在直流电网中为了减少传输损耗，从发电中心到负荷中心也需要使用较高的直流电压等级，而在配电网和用户侧则应使用较低的电压等级，因此，这些应用场合都对直流输电系统提出了高压DC-DC变压器的需求。同时，当前许多发电设备，例如风机，大型光伏电站，生物能发电站等均需配备额外的DC/AC逆变器才能并入电网有效使用，这种方案不仅造成大量损耗，而且由于大量逆变器的并联给传统交流电力系统带来稳定性等潜在威胁。如果采用直流电网，将省去DC/AC逆变的环节，降低变换损耗，提高运行效率。同样的在负载侧，大量的电子设备、数据中心、变频设备等负载均需直流电源或直流环节，因此直流电网意味着这些负载不在需要整流装置，节省变换器成本，提高运行效率。而这些应用的实现也有赖于高压DC-DC变压器的连接。
直流电网是一个“低惯量”系统，若发生直流故障时可能会产生较大的短路电流，并且将瞬间影响到整个直流电网，其对于保护系统的响应时间要求很高，传统的交流系统保护方式，如过电流保护、距离保护和差动保护等，均不适宜直接应用于直流电网；且直流电网的规模庞大、结构复杂、运行方式多样、设备数量众多，不能简单地采用两端直流输电系统从交流侧切除整个直流系统的保护方法；同时，在直流输配电系统中，大容量直流断路器的研制较为困难，为了有效阻止直流故障的快速扩散，通常要求直流变换器具有故障保护与隔离作用，防止故障传递危及正常供电系统；对于直流用电的敏感负荷方面，例如数据中心、半导体企业、高端制造企业等，不仅需要DC-DC变压器具备可闭锁直流故障电流功能，同时还需要DC-DC变压器具备不间断供电的功能，提高为负荷供电的可靠性。
目前，现有的基于半桥子模块构建直接耦合式直流变压器，模块的利用率高，投资成本低，但是当发生高压侧短路故障时，半桥子模块无法通过闭锁换流器来切断故障短路电流，同时低压直流侧失去电源，负荷断电，给系统的可靠性带来严重影响。因此，如何使直接耦合式直流变压器具备故障电流隔离功能，同时能够在高压侧故障电流隔离同时实现负荷的不间断供电是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种储能型直接耦合式直流变压器，包括：
链式模块1和链式模块2；
所述链式模块1的正极与高压侧直流电源的正极连接；
所述链式模块2的正极分别与链式模块1的负极和低压侧直流电源的正极连接；所述链式模块2的负极分别与高压侧直流电源的负极和低压侧直流电源的负极连接；
所述链式模块1包括多个串联的单极性全桥子模块；所述链式模块2包括多个并联的储能型半桥子模块；每个储能型半桥子模块包括并联的半桥型单元和储能型单元。
优选的，单极性全桥型子模块的数量和储能型半桥子模块的数量配置比例由直流变压器的变压比确定。
优选的，储能型单元，包括：
第一功率开关子单元、第二功率开关子单元、第三滤波电感、电阻和储能电池；
所述储能电池的正极依次通过电阻、第三滤波电感与第二功率开关子单元的正极连接；
所述第二功率开关子单元的负极分别与储能电池的负极和所述半桥型单元的负极连接；
所述第一功率开关子单元的正极与所述半桥型单元的正极连接；所述第一功率开关子单元的负极与所述第二功率开关子单元的正极连接。
优选的，所述直流变压器，还包括：第一滤波电感和第二滤波电感；
所述第一滤波电感串联在高压侧直流电源的正极和链式模块1的正极之间；
所述第二滤波电感串联在低压侧直流电源的正极和链式模块2的正极之间。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种储能型直接耦合式直流变压器的控制方法，包括：
获取直流变压器的输出电压控制信号和保护控制信号；
基于所述直流变压器的输出电压控制信号和保护控制信号，对链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的工作状态进行调整，实现直流变压器输出电压控制和保护控制；
所述单极性全桥子模块的工作状态，包括：投入、旁路和闭锁；
所述储能型半桥子模块的工作状态，包括：投入储能充电、投入储能放电、旁路和闭锁
优选的，基于所述直流变压器的输出电压控制信号和保护控制信号，对链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的工作状态进行调整，实现直流变压器输出电压控制和保护控制，包括：
当系统正常运行时，基于所述直流变压器的输出电压控制信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块进行投入、旁路工作状态的切换，控制链式模块2中的储能型半桥子模块进行投入储能充电、投入储能放电、旁路工作状态的切换，实现直流变压器输出电压控制；
当出现短路故障时，基于所述保护控制信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块和或链式模块2中的储能型半桥子模块进行闭锁，实现直流变压器的保护控制。
优选的，当系统正常运行时，基于所述直流变压器的输出电压控制信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块进行投入、旁路工作状态的切换，控制链式模块2中的储能型半桥子模块进行投入储能充电、投入储能放电、旁路工作状态的切换，实现直流变压器输出电压控制，包括：
基于所述直流变压器的输出电压控制信号，确定链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的投入数量；
基于所述投入数量，确定链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的工作在投入状态还是工作在旁路状态；
基于所述直流变压器的输出电压控制信号，确定链式模块2中投入状态的储能型半桥子模块是工作在投入储能充电状态还是投入储能放电状态；
基于链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的工作状态，生成脉冲信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块进行投入、旁路工作状态的切换，控制链式模块2中的储能型半桥子模块进行投入储能充电、投入储能放电、旁路工作状态的切换实现直流变压器输出电压控制。
优选的，投入数量的计算式如下：
式中，ndown为链式模块2中储能型半桥子模块应投入数量，nup为链式模块1中单极性全桥子模块应投入的数量，round为取整函数，us为直流变压器的输出电压控制信号。
优选的，基于所述投入数量，确定链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块是工作在投入状态还是工作在旁路状态，包括：
判断链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的投入数量是否需要调整：若不需要调整，则链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的工作状态不改变；若需要调整，判断链式模块的电流状态：若链式模块的电流大于零，基于各链式模块中所有子模块电容电压的排序状态，确定各子模块中电容电压较小的ndown个子模块的工作状态为投入状态，其余子模块的工作状态为旁路状态；若链式模块的电流小于零，基于各链式模块中所有子模块电容电压的排序状态，确定子模块中电容电压较大的nup个子模块的工作状态为投入状态，其余子模块的工作状态为旁路状态。
优选的，基于所述直流变压器的输出电压控制信号，确定链式模块2中投入状态的储能型半桥子模块工作在投入储能充电状态还是投入储能放电状态，包括：
基于所述直流变压器的输出电压控制信号，判断直流变压器的输出电压是否满足负荷用电需求：若不能满足负荷用电需求，确定链式模块2中投入状态的储能型半桥子模块工作在投入储能放电状态；若能满足负荷用电需求，确定链式模块2中投入状态的储能型半桥子模块工作在投入储能充电状态；
所述投入储能放电状态下，储能型半桥子模块中各储能型单元的第一功率开关子单元开关闭锁且第二功率开关子单元的开关导通，储能型单元进行放电；
所述投入储能充电状态下，储能型半桥子模块中各储能型单元的第一功率开关子单元开关导通且第二功率开关子单元的开关闭锁，储能型单元进行充电。
优选的，当出现短路故障时，基于所述保护控制信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块和或链式模块2中的储能型半桥子模块进行闭锁，实现直流变压器的保护控制，包括：
当出现高压侧短路故障时，基于所述保护控制信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块闭锁，实现短路故障的隔离；
当出现低压侧短路故障和双极短路故障时，基于所述保护控制信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块进行闭锁，实现短路故障的隔离。
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
本发明提供一种储能型直接耦合式直流变压器及控制方法，包括：链式模块1和链式模块2；所述链式模块1的正极与高压侧直流电源的正极连接；所述链式模块2的正极分别与链式模块1的负极和低压侧直流电源的正极连接；所述链式模块2的负极分别与高压侧直流电源的负极和低压侧直流电源的负极连接；所述链式模块1包括多个串联的单极性全桥子模块；所述链式模块2包括多个并联的储能型半桥子模块；每个储能型半桥子模块包括并联的半桥型单元和储能型单元，本发明采用单极性全桥型子模块和储能型半桥子模块的构建直接耦合型直流变压器，即可以实现短路故障电流的隔离，同时可以通过储能型子模块实现高压测短路故障下的不间断供电与正常运行情况下供电过程中的削峰填谷，提高供电的可靠性同时减少低压侧用户停电的几率。
附图说明
图1为本发明提供的一种储能型直接耦合式直流变压器的拓扑结构图；
图2为本发明提供的一种储能型直接耦合式直流变压器的控制方法示意图；
图3为本发明实施例中提供的一种储能型直接耦合式直流变压器的拓扑结构图；
图4为本发明实施例中提供的单极性全桥型子模块拓扑结构图；
图5为本发明实施例中提供的储能型半桥型子模块拓扑结构图；
图6为本发明实施例中提供的基于最近电平逼近调制进行电容电压均衡控制的示意图；
图7为本发明实施例中提供的储能型子模块在充电状态下运行示意图；
图8为本发明实施例中提供的储能型子模块在放电状态下运行示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
实施例1：
本发明实施例提供的一种储能型直接耦合式直流变压器如图1所示，包括：
链式模块1和链式模块2；
所述链式模块1的正极与高压侧直流电源的正极连接；
所述链式模块2的正极分别与链式模块1的负极和低压侧直流电源的正极连接；所述链式模块2的负极分别与高压侧直流电源的负极和低压侧直流电源的负极连接；
所述链式模块1包括多个串联的单极性全桥子模块；所述链式模块2包括多个并联的储能型半桥子模块；每个储能型半桥子模块包括并联的半桥型单元和储能型单元。
单极性全桥型子模块的数量m和储能型半桥子模块的数量n配置比例由直流变压器的变压比确定。
实施例2：
本发明实施例提供的一种储能型直接耦合式直流变压器如图3所示，包括：
链式模块1、链式模块2、第一滤波电感La和第二滤波电感Lf；
所述链式模块1的正极通过第一滤波电感La与高压侧直流电源的正极连接；
高压侧直流电源的正极连接通过第二滤波电感Lf分别与链式模块1的正极和链式模块2的负极连接；
所述链式模块2的正极与链式模块1的负极连接；链式模块2的负极分别与高压侧直流电源的负极和低压侧直流电源的负极连接；
所述链式模块1包括多个串联的单极性全桥子模块，单极性全桥型子模块的拓扑结构如图4所示；所述链式模块2包括多个并联的储能型半桥子模块，储能型半桥子模块的拓扑结构如图5所示；每个储能型半桥子模块包括并联的半桥型单元和储能型单元。
储能型半桥子模块中的储能型单元，包括：
第一功率开关子单元、第二功率开关子单元、第三滤波电感、电阻和储能电池；
所述储能电池的正极依次通过电阻、第三滤波电感与第二功率开关子单元的正极连接；
所述第二功率开关子单元的负极分别与储能电池的负极和所述半桥型单元的负极连接；
所述第一功率开关子单元的正极与所述半桥型单元的正极连接；所述第一功率开关子单元的负极与所述第二功率开关子单元的正极连接。
该变换器用于连接电压等级不同的高压侧直流电压源Udc1和低压侧直流电压源Udc2，其中Udc1大于Udc2。
实施例3：
本发明实施例公开了一种储能型直接耦合式直流变压器的控制方法如图2所示，包括：
S1获取直流变压器的输出电压控制信号和保护控制信号；
S2基于所述直流变压器的输出电压控制信号和保护控制信号，对链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的工作状态进行调整，实现直流变压器输出电压控制和保护控制；
所述单极性全桥子模块的工作状态，包括：投入、旁路和闭锁；
所述储能型半桥子模块的工作状态，包括：投入储能充电、投入储能放电、旁路和闭锁。
输出电压控制信号由电压闭环控制生成，包括：
设定直流变压器的输出电压给定值Uref；
将直流变压器的实际输出电压udc2与输出电压给定值Uref做差后输入PI调节器，得到占空比d的给定值，基于调节占空比d，生成输出电压控制信号。直流变压器的输出电压进行控制，此时输出电压udc2并不是电压源，因此需要在udc2侧并联一个滤波电容Cf。
基于所述直流变压器的输出电压控制信号和保护控制信号，对链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的工作状态进行调整，实现直流变压器输出电压控制和保护控制，包括：
当系统正常运行时，基于所述直流变压器的输出电压控制信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块进行投入、旁路工作状态的切换，控制链式模块2中的储能型半桥子模块进行投入储能充电、投入储能放电、旁路工作状态的切换，实现直流变压器输出电压控制；
当出现短路故障时，基于所述保护控制信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块和或链式模块2中的储能型半桥子模块进行闭锁，实现直流变压器的保护控制。
具体的，当系统正常运行时，基于所述直流变压器的输出电压控制信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块进行投入、旁路工作状态的切换，控制链式模块2中的储能型半桥子模块进行投入储能充电、投入储能放电、旁路工作状态的切换，实现直流变压器输出电压控制，包括：
基于所述直流变压器的输出电压控制信号，确定链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的投入数量；
基于所述投入数量，确定链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的工作在投入状态还是工作在旁路状态；
基于所述直流变压器的输出电压控制信号，确定链式模块2中投入状态的储能型半桥子模块是工作在投入储能充电状态还是投入储能放电状态；
基于链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的工作状态，得到相应的触发脉冲，控制链式模块1中的单极性全桥子模块进行投入、旁路工作状态的切换，控制链式模块2中的储能型半桥子模块进行投入储能充电、投入储能放电、旁路工作状态的切换，该策略选取合适的子模块投入，抑制模块电容电压的波动，能够快速平衡模块间电压，同时实现直流变压器的输出控制。
具体的，链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的投入数量投入数量的计算式如下：
式中，ndown为链式模块2中储能型半桥子模块应投入数量，nup为链式模块1中单极性全桥子模块应投入的数量，round为取整函数，us为直流变压器的输出电压控制信号，0≤ndown≤n,0≤nup≤n。
具体的，基于所述投入数量，确定链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块是工作在投入状态还是工作在旁路状态，如图6所示，包括：
判断链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的投入数量是否需要调整：若不需要调整，则链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的工作状态不改变；若需要调整，判断链式模块的电流状态：若链式模块的电流大于零，基于实时采集各子模块的无序模块电压，通过排序算法对所有子模块的电容电压进行排序得到有序的电压数列，基于各链式模块中所有子模块电容电压的排序状态，确定各子模块中电容电压较小的ndown个子模块的工作状态为投入状态，其余子模块的工作状态为旁路状态；若链式模块的电流小于零，基于实时采集各子模块的无序模块电压，通过排序算法对所有子模块的电容电压进行排序得到有序的电压数列，基于各链式模块中所有子模块电容电压的排序状态，确定子模块中电容电压较大的nup个子模块的工作状态为投入状态，其余子模块的工作状态为旁路状态。
具体的，基于所述直流变压器的输出电压控制信号，确定链式模块2中投入状态的储能型半桥子模块工作在投入储能充电状态还是投入储能放电状态，包括：
基于所述直流变压器的输出电压控制信号，判断直流变压器的输出电压是否满足负荷用电需求：若不能满足负荷用电需求，确定链式模块2中投入状态的储能型半桥子模块工作在投入储能放电状态；若能满足负荷用电需求，确定链式模块2中投入状态的储能型半桥子模块工作在投入储能充电状态；
所述投入储能放电状态下，储能型半桥子模块中各储能型单元的第一功率开关子单元开关Sw3闭锁且第二功率开关子单元的开关Sw4导通，储能型单元进行放电，具体如图7所示；
所述投入储能充电状态下，储能型半桥子模块中各储能型单元的第一功率开关子单元开关Sw3导通且第二功率开关子单元的开关Sw4闭锁，储能型单元进行充电，具体如图8所示。
具体的，当出现短路故障时，基于所述保护控制信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块和或链式模块2中的储能型半桥子模块进行闭锁，实现直流变压器的保护控制，包括：
当出现高压侧短路故障时，基于所述保护控制信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块中IGBT开关S1、S2、S3关闭，单极性全桥子模块进入闭锁的工作状态，通过链式模块1中各子模块的电容电压Uc实现高压直流侧的故障隔离；
当出现低压侧短路故障和双极短路故障时，基于所述保护控制信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块进行闭锁，通过链式模块1和链式模块2中各子模块的电容电压Uc实现低压直流侧的故障隔离。
具体的，不间断供电策略，包括：
当高压侧直流侧发生短路故障时，通过闭锁模块1，阻止低压直流侧的电压放电回路；同时启动模块2的储能型单元，使储能型单元工作在直流DC/DC的充放电状态，以电压源的方式维持低压直流侧的电压稳定，整个系统的切换过程，实现低压直流侧不间断供电。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (11)
1.一种储能型直接耦合式直流变压器，其特征在于，包括：
链式模块1和链式模块2；
所述链式模块1的正极与高压侧直流电源的正极连接；
所述链式模块2的正极分别与链式模块1的负极和低压侧直流电源的正极连接；所述链式模块2的负极分别与高压侧直流电源的负极和低压侧直流电源的负极连接；
所述链式模块1包括多个串联的单极性全桥子模块；所述链式模块2包括多个并联的储能型半桥子模块；每个储能型半桥子模块包括并联的半桥型单元和储能型单元。
2.如权利要求1所述的直流变压器，其特征在于，所述单极性全桥型子模块的数量和储能型半桥子模块的数量配置比例由直流变压器的变压比确定。
3.如权利要求1所述的直流变压器，其特征在于，所述储能型单元，包括：
第一功率开关子单元、第二功率开关子单元、第三滤波电感、电阻和储能电池；
所述储能电池的正极依次通过电阻、第三滤波电感与第二功率开关子单元的正极连接；
所述第二功率开关子单元的负极分别与储能电池的负极和所述半桥型单元的负极连接；
所述第一功率开关子单元的正极与所述半桥型单元的正极连接；所述第一功率开关子单元的负极与所述第二功率开关子单元的正极连接。
4.如权利要求1所述的直流变压器，其特征在于，还包括：第一滤波电感和第二滤波电感；
所述第一滤波电感串联在高压侧直流电源的正极和链式模块1的正极之间；
所述第二滤波电感串联在低压侧直流电源的正极和链式模块2的正极之间。
5.一种储能型直接耦合式直流变压器的控制方法，其特征在于，包括：
获取直流变压器的输出电压控制信号和保护控制信号；
基于所述直流变压器的输出电压控制信号和保护控制信号，对链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的工作状态进行调整，实现直流变压器输出电压控制和保护控制；
所述单极性全桥子模块的工作状态，包括：投入、旁路和闭锁；
所述储能型半桥子模块的工作状态，包括：投入储能充电、投入储能放电、旁路和闭锁。
6.如权利要求5述的方法，其特征在于，所述基于所述直流变压器的输出电压控制信号和保护控制信号，对链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的工作状态进行调整，实现直流变压器输出电压控制和保护控制，包括：
当系统正常运行时，基于所述直流变压器的输出电压控制信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块进行投入、旁路工作状态的切换，控制链式模块2中的储能型半桥子模块进行投入储能充电、投入储能放电、旁路工作状态的切换，实现直流变压器输出电压控制；
当出现短路故障时，基于所述保护控制信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块和或链式模块2中的储能型半桥子模块进行闭锁，实现直流变压器的保护控制。
7.如权利要求6述的方法，其特征在于，所述当系统正常运行时，基于所述直流变压器的输出电压控制信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块进行投入、旁路工作状态的切换，控制链式模块2中的储能型半桥子模块进行投入储能充电、投入储能放电、旁路工作状态的切换，实现直流变压器输出电压控制，包括：
基于所述直流变压器的输出电压控制信号，确定链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的投入数量；
基于所述投入数量，确定链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的工作在投入状态还是工作在旁路状态；
基于所述直流变压器的输出电压控制信号，确定链式模块2中投入状态的储能型半桥子模块是工作在投入储能充电状态还是投入储能放电状态；
基于链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的工作状态，生成脉冲信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块进行投入、旁路工作状态的切换，控制链式模块2中的储能型半桥子模块进行投入储能充电、投入储能放电、旁路工作状态的切换实现直流变压器输出电压控制。
8.如权利要求7述的方法，其特征在于，所述投入数量的计算式如下：
式中，ndown为链式模块2中储能型半桥子模块应投入数量，nup为链式模块1中单极性全桥子模块应投入的数量，round为取整函数，us为直流变压器的输出电压控制信号。
9.如权利要求7述的方法，其特征在于，所述基于所述投入数量，确定链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块是工作在投入状态还是工作在旁路状态，包括：
判断链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的投入数量是否需要调整：若不需要调整，则链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块的工作状态不改变；若需要调整，判断链式模块的电流状态：若链式模块的电流大于零，基于各链式模块中所有子模块电容电压的排序状态，确定各子模块中电容电压较小的ndown个子模块的工作状态为投入状态，其余子模块的工作状态为旁路状态；若链式模块的电流小于零，基于各链式模块中所有子模块电容电压的排序状态，确定子模块中电容电压较大的nup个子模块的工作状态为投入状态，其余子模块的工作状态为旁路状态。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述直流变压器的输出电压控制信号，确定链式模块2中投入状态的储能型半桥子模块工作在投入储能充电状态还是投入储能放电状态，包括：
基于所述直流变压器的输出电压控制信号，判断直流变压器的输出电压是否满足负荷用电需求：若不能满足负荷用电需求，确定链式模块2中投入状态的储能型半桥子模块工作在投入储能放电状态；若能满足负荷用电需求，确定链式模块2中投入状态的储能型半桥子模块工作在投入储能充电状态；
所述投入储能放电状态下，储能型半桥子模块中各储能型单元的第一功率开关子单元开关闭锁且第二功率开关子单元的开关导通，储能型单元进行放电；
所述投入储能充电状态下，储能型半桥子模块中各储能型单元的第一功率开关子单元开关导通且第二功率开关子单元的开关闭锁，储能型单元进行充电。
11.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述当出现短路故障时，基于所述保护控制信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块和或链式模块2中的储能型半桥子模块进行闭锁，实现直流变压器的保护控制，包括：
当出现高压侧短路故障时，基于所述保护控制信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块闭锁，实现短路故障的隔离；
当出现低压侧短路故障和双极短路故障时，基于所述保护控制信号，控制链式模块1中的单极性全桥子模块和链式模块2中的储能型半桥子模块进行闭锁，实现短路故障的隔离。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202010756950.2A CN112087134A (zh) | 2020-07-31 | 2020-07-31 | 一种储能型直接耦合式直流变压器及控制方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202010756950.2A CN112087134A (zh) | 2020-07-31 | 2020-07-31 | 一种储能型直接耦合式直流变压器及控制方法 |
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ID=73735310
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113595114A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-11-02 | 国家电网有限公司 | 一种常规高压直流系统用直流侧可控储能装置及控制方法 |
| CN113612197A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-11-05 | 广东电网有限责任公司 | 一种柔性直流配电网直流变压器涌流抑制方法及相关装置 |
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2020
- 2020-07-31 CN CN202010756950.2A patent/CN112087134A/zh active Pending
Cited By (3)
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| CN113595114B (zh) * | 2021-07-29 | 2023-10-31 | 国家电网有限公司 | 一种常规高压直流系统用直流侧可控储能装置及控制方法 |
| CN113612197A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-11-05 | 广东电网有限责任公司 | 一种柔性直流配电网直流变压器涌流抑制方法及相关装置 |
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