電力電子變壓器優(yōu)化運(yùn)行控制策略

張子辰

摘要：在交直流混合配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的核心問(wèn)題是如何對(duì)其組網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，組網(wǎng)規(guī)劃的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)電網(wǎng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。目前交直流混合配電網(wǎng)組網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)已取得一些成果，研究對(duì)象均為基于電壓源型變流器（VoltageSourceConverter，VSC）的交直流混合配電網(wǎng)，優(yōu)化目標(biāo)多從經(jīng)濟(jì)性和可靠性兩方面考慮。本文基于電力電子變壓器優(yōu)化運(yùn)行控制策略展開(kāi)論述。

關(guān)鍵詞：電力電子;變壓器;優(yōu)化運(yùn)行;控制策略

中圖分類號(hào)：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

模塊化多電平電力電子變壓器（MMC-PET）是一種采用電力電子器件和高頻變壓器構(gòu)成的新型變壓器，相比于傳統(tǒng)變壓器，其體積、重量都大幅減小。用它替代傳統(tǒng)配電變壓器既可提高電網(wǎng)的智能化水平。

1 電力電子變壓器控制技術(shù)概述

1.1 電力電子變壓器控制策略概述

電力電子變壓器的控制方式與其他類型的變壓器相比，具有明顯的簡(jiǎn)捷優(yōu)勢(shì)，常規(guī)的整流模塊中主要通過(guò)對(duì)整流模塊與逆變模塊中驅(qū)動(dòng)相角差調(diào)價(jià)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓值的有效調(diào)節(jié)，電力電子變壓器在其中發(fā)揮隔離電力電子變壓器電路拓?fù)渑c控制策略文Z吳雙近年來(lái)，電力電子技術(shù)取得了前所未有的良好發(fā)展局面，屆時(shí)依托其基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的電力電子變壓器也取得了進(jìn)一步的優(yōu)化發(fā)展，其自出現(xiàn)至今一直都備受全社會(huì)的關(guān)注，如今該種電氣元件的技術(shù)水平日益提升，應(yīng)用范圍也在日趨擴(kuò)大，因此加強(qiáng)對(duì)電力電子變壓器的分析研究對(duì)于電力系統(tǒng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展而言具有特殊意義。電力電子變壓器的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，并在上述基礎(chǔ)上就其電路拓?fù)渑c控制策略進(jìn)行深入探究，希望本文能夠?yàn)閺氖码娏ψ儔浩餮芯康募夹g(shù)人員提供一些借鑒之處。摘要以及變壓處理的職能，但是由于此種電路系統(tǒng)中電流值比較大，所以直接導(dǎo)致了電壓電流的應(yīng)力相對(duì)比較大，可以借助于一些特殊的方式進(jìn)行處理，但是通常這些出方式十分復(fù)雜，所以在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中調(diào)節(jié)難度系數(shù)十分高。

1.2 交直交直交電力電子變壓器控制策略

關(guān)于交直交直交電力電子變壓器控制策略具體的可以從三個(gè)層面進(jìn)行分析：（1）借助于輸入整流模塊控制途徑處理，其主要被應(yīng)用于不考慮功率雙向流動(dòng)的場(chǎng)景之中，可以有效的簡(jiǎn)化控制過(guò)程，并且有效的提升整個(gè)電路的信號(hào)處理能力。（2）借助于隔離模塊控制途徑處理，該種控制策略主要從電路的占空比以及電路頻率的控制兩個(gè)層面進(jìn)行管控，以此來(lái)有效的優(yōu)化電路隔離模塊的功能。

2 優(yōu)化運(yùn)行控制策略

針對(duì)電容電壓的波動(dòng)可以采用傳統(tǒng)的抑制方式，即在輸入級(jí)MMC的控制中，加入電容電壓均衡控制與電容電壓平衡控制，來(lái)維持電容電壓恒定。該方式雖然能夠取得一定的效果，但其根本原理是通過(guò)MMC子模塊的投切，限制交流功率在子模塊電容上的充放電，其抑制效果有限，而且也增加了輸入級(jí)MMC控制系統(tǒng)的運(yùn)算量。PET子模塊由MMC功率單.元和DC/DC變換器模塊組成，等效電路如圖5所示，MMC功率單元和DC/DC變換器均可等效為電流源。

由式（11）可知，影響子模塊電容電壓波動(dòng)的不僅有輸入部分的MMC半橋，還有DC/DC變換器。傳統(tǒng)控制方法是調(diào)整第一個(gè)電流源的輸出，改進(jìn)方法可以調(diào)整第二個(gè)電流源也就是DC/DC變換器的輸出來(lái)抑制電容電壓的波動(dòng)。DC/DC變換器采用單環(huán)控制的橋間移相控制，每個(gè)全橋均輸出一個(gè)頻率固定、占空比為500！的高頻方波，但同一變換器中的原副邊兩個(gè)全橋方波錯(cuò)開(kāi)一定的相位角，傳統(tǒng)的移相控制的移相角限制在-π/4到π/4之間以實(shí)現(xiàn)能量正常傳輸?shù)目刂疲趯?shí)際應(yīng)用中，移相角很小，遠(yuǎn)達(dá)不到π/4。圖6是DC/DC變換器控制框圖。DC/DC變換器輸出電壓實(shí)際值Ul與參考值Ulref進(jìn)行比較，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器得到輸出電流參考值iref。系統(tǒng)中共有6n個(gè)輸出并聯(lián)的DC/DC變換器，故電流參考值除以6n后，再經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)器，便得到每個(gè)DC/DC變換器原副邊之間的移相角。

由式（11）可以看出，通過(guò)在DC/DC變換器控制環(huán)節(jié)上增加電流修正量，分擔(dān)一部分基頻和2倍頻電流，可以有效減小子模塊電容電壓波動(dòng)。

結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)我國(guó)分布式可再生能源（Distributed RenewableEnergySources，D R ES）增長(zhǎng)迅速，大規(guī)模分布式可再生能源接入電網(wǎng)，對(duì)系統(tǒng)的靈活接入和有效管控提出了新的挑戰(zhàn)和更高的要求。目前可再生能源接入技術(shù)交直流變換環(huán)節(jié)較多，降低了效率、影響了接入的便捷性，另外配電網(wǎng)互聯(lián)互濟(jì)和柔性調(diào)控能力不足，也限制了分布式可再生能源的充分消納和高效利用。電力電子變壓器（PowerElectronicTransformer，PET）結(jié)合了電力電子變換器和高頻變壓器，相較傳統(tǒng)變壓器，PET在減小自身體積和重量、電能調(diào)節(jié)等方面具有很大優(yōu)勢(shì)，在含大規(guī)模可再生能源的交直流混合系統(tǒng)中具有巨大的應(yīng)用價(jià)值，利用雙向多端口電力電子變壓器構(gòu)建交直流混合系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)靈活組網(wǎng)，在多個(gè)交直流電壓等級(jí)集成分布式可再生能源，實(shí)現(xiàn)靈活安全接入;并減少變換環(huán)節(jié)，提高能源利用效率，增強(qiáng)系統(tǒng)控制能力，在更大范圍實(shí)現(xiàn)不同類m可再生能源的互聯(lián)互補(bǔ)，充分消納可再生能源，是未來(lái)重要發(fā)展方向，應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻(xiàn)

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