电力电子变压器系统、变压器及其故障穿越控制方法技术方案

本发明专利技术涉及电力电子变压器系统、变压器及其故障穿越控制方法，属于双向隔离直流电压变换技术领域，电力电子变压器包括：至少一个模组，每个模组包括高压半桥模块和双向直流变换单元，高压半桥模块包括高压上臂支路和高压下臂支路；还包括自阻断模块，与各模组的低压侧并联，该自阻断模块包括低压半桥模块，低压半桥模块包括低压上臂支路和低压下臂支路，低压下臂支路用于连接低压侧直流电网，低压上臂支路和低压下臂支路连接成的总支路与所述各模组的低压侧并联。通过模组的高压侧设置的半桥模块和自阻断模块中半桥模块的配合控制，使本发明专利技术的电力电子变压器具备故障穿越能力，提高了电网运行的可靠性和稳定性。

Power electronic transformer system, transformer and its fault crossing control method

【技术实现步骤摘要】
电力电子变压器系统、变压器及其故障穿越控制方法
本专利技术属于双向隔离直流电压变换
，具体涉及电力电子变压器系统、变压器及其故障穿越控制方法。
技术介绍
目前，应用于直流配网、新能源并网及能源互联网的电力电子变压器具有诸多优点，如：重量及体积缩小；电压、电流精确可控，电能质量得到提高；模块化设计，便于系统扩容、拆卸及维护；具有低污染、高效率及智能化等优势。但是，在电力电子变压器发生故障时，电力电子变压器所在的整个系统就会故障停机，对直流配网供电的可靠性及稳定性造成严重影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电力电子变压器，用于解决为电力电子变压器具备故障穿越能力提供执行硬件的问题；还提出一种电力电子变压器的故障穿越控制方法，用于解决高压侧直流电网(指电力电子变压器的高压侧连接的直流电网)发生短路故障时，现有技术电力电子变压器发生故障即系统停机，造成电网运行的可靠性和稳定性降低的问题；以及另一种电力电子变压器的故障穿越控制方法，用于解决低压侧直流电网(指电力电子变压器的低压侧连接的直流电网)发生短路故障时，现有技术电力电子变压器发生故障即系统停机，造成电网运行的可靠性和稳定性降低的问题；还提出了一种电力电子变压器系统，用于解决现有技术电力电子变压器发生故障即系统停机造成电网可靠性和稳定性降低的问题。基于上述目的，本专利技术的一种电力电子变压器的技术方案如下：至少一个模组，每个模组包括依次连接的高压半桥模块和双向直流变换单元，其中，半桥模块的高压侧串联设有第一电感，高压半桥模块包括高压上臂支路和高压下臂支路，高压上臂支路和高压下臂支路连接，该高压下臂支路作为模组的高压侧；双向直流变换单元包括依次连接的原边半导体换流单元、原边谐振网络、变压器、副边谐振网络和副边半导体换流单元，该副边半导体换流单元处于模组的低压侧；还包括自阻断模块，与各模组的低压侧并联，该自阻断模块包括低压半桥模块，所述低压半桥模块包括低压上臂支路和低压下臂支路，低压下臂支路用于连接低压侧直流电网，低压上臂支路和低压下臂支路连接成的总支路与所述各模组的低压侧并联。上述技术方案的有益效果为：本专利技术设计了一种电力电子变压器的硬件装置，在模组的高压侧设置高压半桥模块、低压侧设置双向直流变换单元，各模组的双向直流变换单元通过自阻断模块连接低压侧直流电网，通过模组的高压侧设置的高压半桥模块和自阻断模块中低压半桥模块的配合控制，使本专利技术的电力电子变压器具备故障穿越能力，为电力电子变压器具备故障穿越能力提供了有效的硬件支撑。为了适应具体的电压等级，由两个以上模组构成的电力电子变压器，其各模组的高压侧串联、低压侧并联。为了在电力电子变压器中有模组发生故障时，及时切除故障模组，进一步的，各模组的高压半桥模块的高压侧并联有旁路开关，通过控制旁路开关的通断，实现相应模组的切除与投入。为了在高压侧电网甩负荷时吸收高压侧电感释放的能量，所述模组的高压侧的正负极之间连接有高压侧吸收回路；低压下臂支路与低压侧直流电网之间设有第二电感，用于起到滤波作用，为了在低压侧电网甩负荷时吸收低压侧电感释放的能量，所述模组的低压侧的正负极之间连接有低压侧吸收回路。具体的，低压侧吸收回路包括并联的第一吸收回路和第二吸收回路，第一吸收回路上设置有第一电阻、第一电容；第二吸收回路上设置有第二电阻、第二电容和二极管，用于在低压侧电网发生短路故障时，该二极管能够防止第二吸收回路上的电容路放电而损坏，同时起到限制短路电流的作用。基于上述目的，一种电力电子变压器的故障穿越控制方法的技术方案一：在电力电子变压器的高压侧设置高压半桥模块，在电力电子变压器的低压侧设置低压半桥模块，高压半桥模块包括高压上臂支路和高压下臂支路，高压上臂支路和高压下臂支路连接，该高压下臂支路用于连接高压侧直流电网；低压半桥模块包括低压上臂支路和低压下臂支路，低压上臂支路和低压下臂支路连接，该低压下臂支路用于连接低压侧直流电网；当高压侧直流电网发生短路故障时，控制高压半桥模块和低压半桥模块的开关管关断；当高压侧直流电网中的短路故障清除后，控制高压半桥模块的相应开关管正常运行，控制低压半桥模块中的低压上臂支路导通、低压下臂支路关断。故障穿越控制方法的技术方案一的有益效果为：针对本专利技术提出的电力电子变压器的硬件装置，在高压侧直流电网中发生短路故障时，通过仅控制高压半桥模块和低压半桥模块的开关管关断，即能够实现故障穿越，而不必关断正在工作的双向直流变换单元中的开关管，使本专利技术的电力电子变压器在遇到短路故障时不停机也不会损坏，并且具有故障穿越功能，提高了电网运行的可靠性和稳定性。基于上述目的，本专利技术的一种电力电子变压器实现的故障穿越控制方法的技术方案二：在电力电子变压器的高压侧设置高压半桥模块，在电力电子变压器的低压侧设置低压半桥模块，高压半桥模块包括高压上臂支路和高压下臂支路，高压上臂支路和高压下臂支路连接，该高压下臂支路用于连接高压侧直流电网；低压半桥模块包括低压上臂支路和低压下臂支路，低压上臂支路和低压下臂支路连接，该低压下臂支路用于连接低压侧直流电网；当低压侧直流电网发生短路故障时，控制高压半桥模块的上开关管导通、下开关管关断，对低压半桥模块的开关管采用电压外环电流内环控制使电力电子变压器的低压侧直流电压稳定在设定的直流电压指令值；当低压侧直流电网中的短路故障清除后，控制低压半桥模块的上开关管导通、下开关管关断，控制高压半桥模块的相应开关管正常运行。故障穿越控制方法的技术方案二的有益效果为：针对本专利技术提出的电力电子变压器的硬件装置，在低压侧直流电网中发生短路故障时，通过互换高压半桥模块的开关管和低压半桥模块的开关管的控制策略(正常运行时，高压半桥模块的开关管采用电压外环电流内环控制，低压半桥模块的上开关管导通、下开关管关断；短路故障时，高压半桥模块的上开关管导通、下开关管关断，低压半桥模块的开关管采用电压外环电流内环控制)，即能够实现故障穿越，而不必关断正在工作的双向直流变换单元中的开关管，使本专利技术的电力电子变压器在遇到短路故障时不停机也不会损坏，并且具有故障穿越功能，提高了电网运行的可靠性和稳定性。基于上述目的，一种电力电子变压器系统的技术方案如下：包括上述电力电子变压器，以及控制连接电力电子变压器中开关管的控制器，该控制器用于：在高压侧直流电网发生短路故障时，控制高压半桥模块和低压半桥模块的开关管关断；当高压侧直流电网中的短路故障清除后，控制高压半桥模块的相应开关管正常运行，控制低压半桥模块中的低压上臂支路导通、低压下臂支路关断。基于上述目的，一种电力电子变压器系统的技术方案如下：包括上述电力电子变压器，以及控制连接电力电子变压器中开关管的控制器，该控制器用于：在低压侧直流电网发生短路故障时，控制高压半桥模块的上开关管导通、下开关管关断，对低压半桥模块的开关管采用电压外环电流内环控制使电力电子变压器的低压侧直流电压稳定在设定的直流电压指令值；当低压侧直流电网中的短路故障清除后，控制低压半桥模块的上开关管导通、下开关管关断，控制高压半桥模块的相应开关管正常运行。上述技术方案的有益效果如下：通过本专利技术设计的一种电力电子变压器的硬件装置，在模组的高压侧设置高压半桥模块、低压侧设置双向直流变换单元，各模组的双向直流变换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力电子变压器，其特征在于，包括：至少一个模组，每个模组包括依次连接的高压半桥模块和双向直流变换单元，其中，半桥模块的高压侧串联设有第一电感，高压半桥模块包括高压上臂支路和高压下臂支路，高压上臂支路和高压下臂支路连接，该高压下臂支路作为模组的高压侧；双向直流变换单元包括依次连接的原边半导体换流单元、原边谐振网络、变压器、副边谐振网络和副边半导体换流单元，该副边半导体换流单元处于模组的低压侧；还包括自阻断模块，与各模组的低压侧并联，该自阻断模块包括低压半桥模块，所述低压半桥模块包括低压上臂支路和低压下臂支路，低压下臂支路用于连接低压侧直流电网，低压上臂支路和低压下臂支路连接成的总支路与所述各模组的低压侧并联。

【技术特征摘要】
1.一种电力电子变压器，其特征在于，包括：至少一个模组，每个模组包括依次连接的高压半桥模块和双向直流变换单元，其中，半桥模块的高压侧串联设有第一电感，高压半桥模块包括高压上臂支路和高压下臂支路，高压上臂支路和高压下臂支路连接，该高压下臂支路作为模组的高压侧；双向直流变换单元包括依次连接的原边半导体换流单元、原边谐振网络、变压器、副边谐振网络和副边半导体换流单元，该副边半导体换流单元处于模组的低压侧；还包括自阻断模块，与各模组的低压侧并联，该自阻断模块包括低压半桥模块，所述低压半桥模块包括低压上臂支路和低压下臂支路，低压下臂支路用于连接低压侧直流电网，低压上臂支路和低压下臂支路连接成的总支路与所述各模组的低压侧并联。2.根据权利要求1所述的电力电子变压器，其特征在于，由两个以上模组构成的电力电子变压器，其各模组的高压侧串联、低压侧并联。3.根据权利要求1所述的电力电子变压器，其特征在于，各模组的高压半桥模块的高压侧并联有旁路开关。4.根据权利要求1所述的电力电子变压器，其特征在于，所述模组的高压侧的正负极之间连接有高压侧吸收回路；低压下臂支路与低压侧直流电网之间设有第二电感，所述模组的低压侧的正负极之间连接有低压侧吸收回路。5.根据权利要求4所述的电力电子变压器，其特征在于，低压侧吸收回路包括并联的第一吸收回路和第二吸收回路，第一吸收回路上设置有第一电阻、第一电容；第二吸收回路上设置有第二电阻、第二电容和二极管。6.一种电力电子变压器的故障穿越控制方法，其特征在于，包括以下步骤：在电力电子变压器的高压侧设置高压半桥模块，在电力电子变压器的低压侧设置低压半桥模块，高压半桥模块包括高压上臂支路和高压下臂支路，高压上臂支路和高压下臂支路连接，该高压下臂支路用于连接高压侧直流电网；低压半桥模块包括低压上臂支路和低压下臂支路，低压上臂支路和低压下臂支路连接，该低压下臂支路用于连接低压侧直流电网；当高压侧直流电网发生短路故障时，控制高压...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹建博，黄辉，安昱，王林，牛化鹏，吴金龙，辛德锋，黎阳，郜亚秋，肖飞，陈雪，龚培娇，赵建荣，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司，西安许继电力电子技术有限公司，中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41