电力电子变压器优化运行控制策略

张子辰

摘要：在交直流混合配电网的结构规划设计阶段的核心问题是如何对其组网进行优化设计，组网规划的优化设计对电网的安全、可靠、经济运行具有重要意义。目前交直流混合配电网组网规划设计已取得一些成果，研究对象均为基于电压源型变流器（VoltageSourceConverter，VSC）的交直流混合配电网，优化目标多从经济性和可靠性两方面考虑。本文基于电力电子变压器优化运行控制策略展开论述。

关键词：电力电子;变压器;优化运行;控制策略

中图分类号：TM41 文献标识码：A

引言

模块化多电平电力电子變压器（MMC-PET）是一种采用电力电子器件和高频变压器构成的新型变压器，相比于传统变压器，其体积、重量都大幅减小。用它替代传统配电变压器既可提高电网的智能化水平。

1 电力电子变压器控制技术概述

1.1 电力电子变压器控制策略概述

电力电子变压器的控制方式与其他类型的变压器相比，具有明显的简捷优势，常规的整流模块中主要通过对整流模块与逆变模块中驱动相角差调价，来实现对输出电压值的有效调节，电力电子变压器在其中发挥隔离电力电子变压器电路拓扑与控制策略文Z吴双近年来，电力电子技术取得了前所未有的良好发展局面，届时依托其基础上发展而来的电力电子变压器也取得了进一步的优化发展，其自出现至今一直都备受全社会的关注，如今该种电气元件的技术水平日益提升，应用范围也在日趋扩大，因此加强对电力电子变压器的分析研究对于电力系统的长远发展而言具有特殊意义。电力电子变压器的相关技术进行了简要阐述，并在上述基础上就其电路拓扑与控制策略进行深入探究，希望本文能够为从事电力变压器研究的技术人员提供一些借鉴之处。摘要以及变压处理的职能，但是由于此种电路系统中电流值比较大，所以直接导致了电压电流的应力相对比较大，可以借助于一些特殊的方式进行处理，但是通常这些出方式十分复杂，所以在实际的应用过程中调节难度系数十分高。

1.2 交直交直交电力电子变压器控制策略

关于交直交直交电力电子变压器控制策略具体的可以从三个层面进行分析：（1）借助于输入整流模块控制途径处理，其主要被应用于不考虑功率双向流动的场景之中，可以有效的简化控制过程，并且有效的提升整个电路的信号处理能力。（2）借助于隔离模块控制途径处理，该种控制策略主要从电路的占空比以及电路频率的控制两个层面进行管控，以此来有效的优化电路隔离模块的功能。

2 优化运行控制策略

针对电容电压的波动可以采用传统的抑制方式，即在输入级MMC的控制中，加入电容电压均衡控制与电容电压平衡控制，来维持电容电压恒定。该方式虽然能够取得一定的效果，但其根本原理是通过MMC子模块的投切，限制交流功率在子模块电容上的充放电，其抑制效果有限，而且也增加了输入级MMC控制系统的运算量。PET子模块由MMC功率单.元和DC/DC变换器模块组成，等效电路如图5所示，MMC功率单元和DC/DC变换器均可等效为电流源。

由式（11）可知，影响子模块电容电压波动的不仅有输入部分的MMC半桥，还有DC/DC变换器。传统控制方法是调整第一个电流源的输出，改进方法可以调整第二个电流源也就是DC/DC变换器的输出来抑制电容电压的波动。DC/DC变换器采用单环控制的桥间移相控制，每个全桥均输出一个频率固定、占空比为500！的高频方波，但同一变换器中的原副边两个全桥方波错开一定的相位角，传统的移相控制的移相角限制在-π/4到π/4之间以实现能量正常传输的控制，在实际应用中，移相角很小，远达不到π/4。图6是DC/DC变换器控制框图。DC/DC变换器输出电压实际值Ul与参考值Ulref进行比较，通过PI调节器得到输出电流参考值iref。系统中共有6n个输出并联的DC/DC变换器，故电流参考值除以6n后，再经过PI调节器，便得到每个DC/DC变换器原副边之间的移相角。

由式（11）可以看出，通过在DC/DC变换器控制环节上增加电流修正量，分担一部分基频和2倍频电流，可以有效减小子模块电容电压波动。

结束语

近年来我国分布式可再生能源（Distributed RenewableEnergySources，D R ES）增长迅速，大规模分布式可再生能源接入电网，对系统的灵活接入和有效管控提出了新的挑战和更高的要求。目前可再生能源接入技术交直流变换环节较多，降低了效率、影响了接入的便捷性，另外配电网互联互济和柔性调控能力不足，也限制了分布式可再生能源的充分消纳和高效利用。电力电子变压器（PowerElectronicTransformer，PET）结合了电力电子变换器和高频变压器，相较传统变压器，PET在减小自身体积和重量、电能调节等方面具有很大优势，在含大规模可再生能源的交直流混合系统中具有巨大的应用价值，利用双向多端口电力电子变压器构建交直流混合系统，可以实现灵活组网，在多个交直流电压等级集成分布式可再生能源，实现灵活安全接入;并减少变换环节，提高能源利用效率，增强系统控制能力，在更大范围实现不同类m可再生能源的互联互补，充分消纳可再生能源，是未来重要发展方向，应用前景广阔。

参考文献

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