電力電子變壓器自治運行控制策略

李亞麗

摘要：電力電子變壓器是一種新型的變壓器，它不僅具有電壓可變的功能，而且可以并聯運行。無論是電壓還是電流波形，都可以靈活地進行控制，提高了電力系統的穩定性，本文主要闡述了PET的控制策略。

關鍵詞：電力電子 變壓器 控制策略

電力電子變壓器可以簡單地寫為PET。在國外，這一領域取得了新的突破。特別是在工業配電系統中，PET已經取得了良好的效果。近年來，我國開始研究PET，主要研究了PET的新拓撲和控制策略，取得了一定的進展，并發揮了重要作用。

1 PET提高電能質量的控制策略

1.1 AC/AC型PET控制策略

1.1.1 電壓有效值控制

這種控制策略不僅結構簡單，而且易于控制，但也存在缺點。當輸入電壓處于頻繁變化的狀態時，由于數值計算電路將使用大量的計算時間，因此不能立即抑制輸出電壓，從而造成嚴重的影響。

1.1.2 電壓瞬時值的控制

控制策略的框圖如圖1所示。控制策略具有明顯的優勢，通過瞬時電壓，可以很好地控制PET的動態響應性能。它可以快速抑制不同的動態電能，并減小其對輸出電壓的副作用。

1.1.3 四級開關的控制策略

在開關動作中，如果電流突變，電壓過大，為了保護電力電子器件，通過四開關，有效地防止短路，即使沒有吸收電路，開關器件也可以安全地改變，然后減少損耗開關。

1.2 AC/DC/AC型PET控制策略

1.2.1輸入級的控制策略

在電力系統中，通過PET的輸入電平控制，交流電壓將變成直流電壓，這將有助于嘲笑電路的下一級。對于傳統整流電路，主要通過二極管、晶閘管整流，這種方式對電網造成了很大的污染，如果選擇PWM技術，除了整流網絡側的正弦電流成為現實，還可以改變功率因數。

1.2.2隔離級的控制策略

對于PET隔離級來說，通過一次側逆變器，是把輸入級的直流改變成為高頻的交流電，再通過變壓器藕合到二次側，經過整流器成為直流的電壓。

1.2.3輸出級的控制策略

對于PET輸出級，指的是把隔離級所輸出的直流電變成工頻的交流電。

2 無功優化控制策略

對于無功優化控制，主要的方法是改變變壓器，一個是開關，兩個是電容器。然而，這種控制經常導致電壓崩潰，從而造成大面積停電。對于PET操作的穩定性，應該基于簡化的PET模型。對于PET的初級側，應選擇直流電壓的控制策略，控制PET和系統的無功功率，PET的雙面控制策略可分為基于負載的兩種類型。

（1）雙面有功負載由恒功率控制。

（2）通過設置交流電壓來控制具有無源負載的雙面系統。

3 PET與發電機勵磁的協調控制策略

PET是一種新型的輸變電設備。除了傳統的變壓器功能外，還可以靈活地控制一側和兩側的運行。在很大程度上提高了傳輸系統的穩定性，并提供了遠距離傳輸的方案。優點：對PET和發電機勵磁的控制更加協調，可以控制交流側的電壓、電流和功率，并實時控制電壓、電流和功率。同時，發電機勵磁控制增加了系統的阻尼，使電源的特性得到了很好的改善。

4 變壓器并聯運行的控制策略

4.1 主從控制策略

對PET進行主從控制時，主機可是1臺，也可能是多臺，通過恒壓、恒頻，可以穩定公共母線的頻率、頻率，使波形是正弦波，在主機之外，均屬于從機，通過對從機電流的有效控制，能夠使電流均衡。對于公共母線的電壓，主要靠主機來建立、維持，并且，為從機發送相應的控制指令。其優勢有：不用測量負載電流，很容易實現系統的擴展。對于負載電流的均衡性，PET和公共母線的線阻抗影響較小。缺點為：如果主機發生故障，系統不能正常的運行。

為了解決以上的問題，應該選擇1根信號聯絡線，以此來反映主機的工作情況，如果主機發生故障，系統就會自動地選擇一臺正常工作從機的PET，將其當作主機，確保系統能夠正常的工作。

4.2 集中式功率偏差控制策略

對于集中控制中心，控制系統主要依賴于功率偏差控制系統。當同步信號被控制時，如果從每個并聯PET輸出的電壓頻率和相位接近，則每個PET電流偏差可以通過電壓幅度的差異來確定。如果電流共享的精度再次提高，則可以通過有功或無功功率來補償。有功電流取決于相角差，無功電流取決于電壓幅值差，相位可以通過有源誤差補償，電壓幅值可以通過無功功率偏差來補償。該系統的優點是：系統的效率更高。缺點是：為了檢測系統中PET的數量和總的負載電流，很難擴展系統。如果有一個故障點，整個系統就會癱瘓。

4.3 并聯控制的策略

并聯控制的策略主要是針對各個中心環節的控制權，做到分散與獨立，讓各個模塊的單元可以獨立工作，把控制權交于各個PET，讓各個PET測定自己的功率、電壓，然后，傳遞于其它的模塊，同時，還能夠收到其它模塊發出的電壓信號等，通過有關基準的信號，做出綜合的判斷。

對于分散邏輯的控制，實現了"N+1”的運行模式，即使有1個模塊出現故障，其它的模塊依然可以正常工作。缺點為：在各模塊之間的聯絡線比較多，讓系統變得更加的復雜性，很大程度上降低了系統的可靠性。

4.4 無聯絡線控制的策略

基于調節原理，主要是通過公共總線的輸出電壓和負載信息獨立控制PET控制電路，然后根據調節公式調節電壓的幅值和頻率。優點：PET的并聯安裝是免費的，不受地域限制。缺點：與主從控制相比，它不能有一個特殊的電流分配回路，不能同時得到精確的輸出電壓。為了實現良好的均流效果，必須犧牲PET出口的電壓幅值。

4.5 交直流混合并聯的控制策略

為了控制并聯運行，前四種控制策略針對交流均流問題。假定兩個PET直流母線處于并聯狀態。除了處理交流均流問題外，還應解決直流均流問題。

4.6基于分散邏輯的并聯控制策略

基于分散邏輯的并聯控制策略的控制思路是分散和獨立系統各個中心環節的控制權，使各個模塊單元獨立運行，無須依靠中心控制或系統其它模塊的控制單元。其控制思想為：將控制權分給各PET，由各PET檢測出自身功率和電壓，將其傳遞到其它模塊，與此同時還可以接受其它模塊傳來的功率和電壓信號，對此進行綜合判斷，確定各自基準信號進行控制。

4.7基于調差原理的無聯絡線控制策略

基于調差原理的無聯絡線控制也稱基于下垂特性的無互聯線控制。其實現思想為：各個PET有獨立的控制電路，根據PET輸出側公共母線電壓與負載信息，結合調差公式對電壓幅值和頻率進行調節，有效地實現負荷的合理分配。

5 總結

由于外部條件復雜多變，許多地方電壓高，功率大。因此，提出了一種新型的PET。然而，出現許多失敗案例。為了控制電力系統的動態特性，應優化PET拓撲結構和控制策略，只有這樣才能滿足電力系統的要求。

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