三相整流型电力电子变压器及其直流电压协调控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种整流型电力电子变压器W及多直流电压协调控制方法，属于高压 大功率场合的多电平变流器直流电压控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着智能电网的发展，越来多的可再生能源接入电网，对电力系统的电能质量、稳 定性及灵活性提出了更高的要求。而作为电力系统中最重要装置的电力变压器，其过于单 一的功能不能完全满足现代电力系统的新要求。因此，电力电子技术的兴起给新型电力电 子变压器的形成和发展提供了契机。电力电子变压器通过电力电子器件和中高频变压器来 实现隔离的AC/AC变换，它不仅可W完成常规电力变压器的变压、隔离、能量转换的功能，还 具有高度的可控性和灵活性，所W它的发展符合未来电网需求，有着非常重大的现实意义 和经济、社会价值。
[0003] 电子技术利用电力电子器件对电能实现了变换和控制。它优化了电能的使用，对 改造传统产业和发展新兴产业创造了条件，并已经在电力系统中得到了广泛的应用，如高 压直流输电和柔性交流输电。利用电力电子技术形成的装置使得电力系统发生了深刻的变 化，通过控制运些电力电子装置优化了潮流、降低了网损、提高了电能传输效率和电能质 量，并进一步提升了电力系统的稳定性。电力电子变压器正是在运一背景下出现的，它通过 电力电子变换和高频电磁禪合实现了电力系统中的电压变换和电能传递，解决了传统电力 变压器功能上的不足，将进一步推进智能电网的发展。而且由于采用了高频变压器，将大大 降低了装置的体积和重量。
[0004] 因而，研究电力电子变压器的拓扑及其控制规律具有十分重要的理论意义和应用 价值。
【发明内容】
[0005] 发明目的：一个目的是提供一种=相整流型电力电子变压器，W解决现有技术存 在的上述问题。进一步的目的是提供直流电压协调控制方法。
[0006] 技术方案：一种=相整流型电力电子变压器，包括通过多直流侧相互连接的=相 级联型H桥变流器和多DAB输出并联系统，所述S相级联型H桥变流器中每相包括两个W上 的通过交流端依序串联的H桥，所述多DAB输出并联系统包括数量与所述H桥相等的DAB模 块;特点是还包括=相电流解禪控制、总直流电压控制和多DAB并联系统的输入均压控制；
[0007] 所述总直流电压控制用于采集所述H桥的直流侧电压，并进一步获得指令有功电 流值;所述=相电流解禪控制用于采集H桥交流侧的=相电压和=相电流，W及指令有功电 流值，从而得到S相级联型H桥变流器所需的脉冲信号;所述多DAB并联系统的输入均压控 制用于采集所述H桥的直流输出侧电压和=相整流型电力电子变压器系统的输出电压，进 一步得到多DAB输出并联系统的脉冲信号。
[000引优选的，所述H桥包括四个IGBT管，每个IGBT管反向并联一个二极管;每两个IGBT 管构成一个桥臂，桥臂上侧IGBT管的发射极与下侧IGBT管的集电极连接;两组桥臂并联后 形成H桥，再与电容Cl并联形成直流输出端;两组桥臂的上侧IGBT发射极分别引出构成交流 JLjJU 乂而。
[0009] 优选的，所述DAB模块包括两组H桥和中频变压器，两组H桥的交流端分别与中频变 压器的原副边相连;位于DAB模块一端的H桥的直流侧连接于S相级联型H桥变流器的直流 输出端，另一端H桥的直流侧与其他DAB模块相互并联连接，与电容C2并联构成S相整流型 电力电子变压器的直流输出。
[0010] 优选的，=相级联型H桥变流器中，每相包括两个W上的通过交流端串联的H桥;= 相之间的连接方式包括星型连接和=角形连接。
[0011] 进一步优选的，所述总直流电压控制用于采集各H桥直流侧电压，计算H桥直流侧 电压的平均值，将该平均值与直流电压指令值进行比较，经过比例积分调节器，获得指令有 功电流值；
[0012] 所述=相电流解禪控制用于采集交流侧的=相电压和=相电流，并对交流侧=相 电流和=相电压分别进行abc/dq变换，得到电流有功分量、电流无功分量、电压有功分量和 电压无功分量;通过电流有功分量、电流无功分量、电压有功分量和电压无功分量进行电流 解禪控制，得到各相H桥的调制波;通过载波移相调制，得到各H桥的脉冲信号；
[0013] 所述多DAB并联系统的输入均压控制用于采集各相中每一 H桥直流输出侧电压，并 和所有H桥直流电压的平均值进行比较，经过比例积分调节器得到各相中每一 DAB模块的移 相比修正值；
[0014] 采集输出侧电压，并和输出电压指令值进行比较后，经过比例积分调节器，得到 DAB模块的公共移相比；
[0015] 利用DAB模块的公共移相比和每相中DAB模块的移相比修正值的差值即可得到对 应相中对应DAB模块的移相比，最终经过移相调制得到多DAB输出并联系统中各DAB模块的 脉冲信号。
[0016] 用于上述=相整流型电力电子变压器的多直流电压协调控制方法，
[0017] 采集各H桥直流侧电压，计算H桥直流侧电压的平均值，将该平均值与直流电压指 令值进行比较，经过比例积分调节器，获得指令有功电流值；
[0018] 采集交流侧的=相电压和=相电流，并对交流侧=相电流和=相电压分别进行 abc/dq变换，得到电流有功分量、电流无功分量、电压有功分量和电压无功分量;通过电流 有功分量、电流无功分量、电压有功分量和电压无功分量进行电流解禪控制，得到各相H桥 的调制波;通过载波移相调制，得到各H桥的脉冲信号；
[0019] 采集各相中每一 H桥直流输出侧电压，并和所有H桥直流电压的平均值进行比较， 经过比例积分调节器得到各相中每一 DAB模块的移相比修正值；
[0020] 采集输出侧电压，并和输出电压指令值进行比较后，经过比例积分调节器，得到 DAB模块的公共移相比；
[0021] 利用DAB模块的公共移相比和每相中DAB模块的移相比修正值的差值即可得到对 应相中对应DAB模块的移相比，最终经过移相调制得到多DAB输出并联系统中各DAB模块的 脉冲信号。
[0022] 用于S相整流型电力电子变压器的多直流电压协调控制方法，包括如下步骤：
[0023] SI. I采集各H桥直流侧电压，计算H桥直流侧电压的平均值，将该平均值与直流电 压指令值进行比较，经过比例积分调节器，获得指令有功电流值；
[0024] SI. 2采集交流侧的=相电压和=相电流，并对交流侧=相电流和=相电压分别进 行abc/dq变换，得到电流有功分量、电流无功分量、电压有功分量和电压无功分量;通过电 流有功分量、电流无功分量、电压有功分量和电压无功分量进行电流解禪控制，得到各相H 桥的调制波;通过载波移相调制，得到各H桥的脉冲信号；
[0025] S2.1采集各相中每一 H桥的直流输出侧电压，并和所有H桥直流电压的平均值进行 比较，经过比例积分调节器得到各相中每一 DAB模块的移相比修正值；
[00%] S2.2采集输出侧电压，并和输出电压指令值进行比较后，经过比例积分调节器，得 到DAB模块的公共移相比；
[0027] S2.3利用DAB模块的公共移相比和每相中DAB模块的移相比修正值的差值即可得 到对应相中对应DAB模块的移相比，最终经过移相调制得到多DAB输出并联系统中各DAB模 块的脉冲信号。
[0028] 有益效果:本发明具有实现简单方便，能够很好地实现网侧电流的无静差控制;本 发明无需为每个DAB模块输出增加电流传感器，因此降低了硬件成本;本发明控制方法采用 两级协调控制方式，输入级控制网侧电流和多直流电压的平均值，输出级则对多输入直流 电压的平衡和输出电压进行控制;简化了控制系统，在实现多直流电压均衡及多DAB功率平 衡的同时，进一步提升了系统的可靠性。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明的结构框图。
[0030] 图2是本发明单相系统的结构示意图。
[0031] 图3a和图3b分别是=相系统的两种连接方式示意图。
[0032] 图4是本发明S相级联型H桥变流器的总直流电压控制。
[0033] 图5是本发明多DAB输出并联系统的输入均压控制。
【具体实施方式】
[0034] 如图1所示，本发明=相整流型电力电子变压器，包括=相级联型H桥变流器1、多 DAB(Dual Active化idge双有源桥)输出并联系统2、S相电流解禪控制3、总直流电压控制 4和多DAB并联系统的输入均压控制5。
[00对其中，立相级联型H桥变流器1和多DAB输出并联系统2通过多直流侧相互连接，其 各相分别包括n个子模块，n为正整数。
[0036] 总直流电压控制4用W采集所有H桥直流侧电压UdEXi,从而得到指令有功电流值《， 其中X表示相别(取A、B、C)，i表示单元编号(取1~n);
[0037] S相电流解禪控制3用W采集交流侧A、B、CS相电压6A,B,c和S相电流iA,B,c，W及 指令有功电流值4，得到；相级联型H桥变流器1所需的脉冲信号；
[0038] 多DAB并联系统输入均压控制5用W采集所有H桥直流输出侧电压UdcxiW及S相整 流型电力电子变压器系统输出电压Udc2,得到多DAB输出并联系统2的脉冲信号。
[0039] 转到图2,描述S相级联型H桥变流器I和多DAB输出并联系统2的技术细节。
[0040] 在图2的左上方，S相级联型H桥变流器1所述的子模块包括四个IGBT管，每个IGBT 管各反向并联一个二极管，每两个IGBT管构成一个桥臂，通过上侧IGBT管发射极的与下侧 IGBT管的集电极连接，两组桥臂通过并联方式构成H桥，并与电容Cl并联形成直流输出端； 两