The invention provides a solid-state transformer and a control method with the ability of uninterrupted operation of AC and DC faults, wherein: the hybrid modular multilevel converter bridge arm is composed of half bridge sub module and full bridge sub module, the half bridge sub module and the full bridge sub module are interconnected with the input end of the isolated double active bridge converter through the DC capacity of the sub module, and a plurality of isolated double active bridge converters The low voltage DC bus is connected with three-phase full bridge inverter. The solid-state transformer of the invention can provide four kinds of ports, i.e. medium voltage DC, medium voltage AC, low voltage DC and low voltage AC, which is conducive to realizing the interconnection of multi voltage level and multi-form AC-DC hybrid distribution network; it has the ability of uninterrupted operation of AC-DC fault, and can realize the quick switching of operation mode of the device in case of short circuit or open circuit fault of the network of any port, while ensuring the non fault end The uninterrupted operation between ports improves the power supply reliability of the AC / DC hybrid distribution network.
【技术实现步骤摘要】
具备交直流故障不间断运行能力的固态变压器及控制方法
本专利技术涉及电力系统中智能配电网技术、电力电子技术等领域，具体地说，涉及一种具备交直流故障不间断运行能力的混合型模块化多电平固态变压器拓扑及该固态变压器的控制方法。
技术介绍
可再生能源往往以分布式电源的形式接入配电网，转化为电能供给终端用户。然而，传统配电网的运行模式基本是以供方主导、单向辐射状供电为主，其配电一次控制设备(有载调压器、联络开关等)调控能力欠缺，难以满足可再生能源和负荷频繁波动时配电网的高精度实时运行优化需求。随着分布式电源接入量的不断增加，更有电动汽车的快速普及，储能和可控负荷的持续增多，现有配电网架构已很难满足新能源消纳、灵活调控及用户对环境保护、供电可靠性、电能质量和优质服务的要求。因此，随着电力电子技术的发展，未来配电系统将通过固态变压器形成网状的多电压等级交直流混合配电架构。配电网络的复杂化也对固态变压器的交直流故障处理能力提出了严峻的挑战。挑战主要来自两个方面。第一个挑战来自于配电网的继电保护技术。目前，交流电网的继电保护技术相对成熟...
【技术保护点】
1.一种具备交直流故障不间断运行能力的固态变压器，其特征在于：由混合型模块化多电平换流器(MMC)、多个隔离型双有源桥变换器(DAB)以及三相全桥逆变器构成，所述混合型模块化多电平换流器(MMC)桥臂由半桥子模块和全桥子模块组成，所述半桥子模块与所述全桥子模块通过其包含的直流电容与所述隔离型双有源桥变换器(DAB)的输入端互联，多个所述隔离型双有源桥变换器(DAB)的输出端并联形成低压直流母线，所述低压直流母线上接入所述三相全桥逆变器，其中：/n所述模块化多电平换流器(MMC)提供中压直流端口和中压交流端口，所述中压交流端口用于连接中压交流配电网，所述中压直流端口用于连接中...
【技术特征摘要】
1.一种具备交直流故障不间断运行能力的固态变压器，其特征在于：由混合型模块化多电平换流器(MMC)、多个隔离型双有源桥变换器(DAB)以及三相全桥逆变器构成，所述混合型模块化多电平换流器(MMC)桥臂由半桥子模块和全桥子模块组成，所述半桥子模块与所述全桥子模块通过其包含的直流电容与所述隔离型双有源桥变换器(DAB)的输入端互联，多个所述隔离型双有源桥变换器(DAB)的输出端并联形成低压直流母线，所述低压直流母线上接入所述三相全桥逆变器，其中：
所述模块化多电平换流器(MMC)提供中压直流端口和中压交流端口，所述中压交流端口用于连接中压交流配电网，所述中压直流端口用于连接中压直流配电网；
所述隔离型双有源桥变换器(DAB)输出端并联，形成低压直流端口，所述低压直流端口用于连接低压直流配电网、分布式新能源、储能及其他柔性负荷；
所述低压直流母线通过所述三相全桥逆变器构成低压交流端口，所述低压交流端口用于与低压交流配电网相连。
2.根据权利要求1所述的具备交直流故障不间断运行能力的固态变压器，其特征在于：当所述固态变压器任一端口所联网络发生短路故障时，通过闭锁故障端口，不影响其他端口的正常运行，提高交直流混合配电网的供电可靠性。
3.一种权利要求1所述的具备交直流故障不间断运行能力的固态变压器的控制方法，其特征在于：当各端口网络稳定，所述固态变压器处于正常运行工况，对各端口间能量流动进行控制，维持端口网络稳定运行；其中，低压直流母线相连三相PWM逆变器直流侧，所述三相PWM逆变器交流侧连接低压交流网络；
所述混合型模块化多电平换流器(MMC)采用直流电压-无功功率双环控制，控制交流侧无功功率并维持中压直流电压稳定；通过在调制电压中附加占空比控制，实现环流抑制及子模块直流电容电压平衡；
所述隔离型双有源桥变换器(DAB)通过移相角控制有功功率，维持低压直流母线稳定；
所述三相PWM逆变器通过定交流电压控制维持低压交流侧电压稳定。
4.一种权利要求1所述的具备交直流故障不间断运行能力的固态变压器的控制方法，其特征在于：当所述固态变压器的中压直流端口所联网络发生短路故障时，固态变压器自身具备直流故障电流阻断能力，通过改变控制策略阻断直流故障电流，使中压直流端口电压保持为0，并保持其余端口正常运行。
5.根据权利要求4所述的具备交直流故障不间断运行能力的固态变压器的控制方法，其特征在于：当所述固态变压器的中压直流端口所联网络发生短路故障时，所述混合型模块化多电平换流器(MMC)采用总电容电压-无功功率双环控制，控制交流侧无功功率并维持所述混合型模块化多电平换流器(MMC)子模块电容电压恒定，便于故障清除后装置的快速投入。
6.根据权利要求5所述的具备交直流故障不间断运行能力的固态变压器的控制方法，其特征在于：当所述固态变压器的中压直流端口所联网络发生短路故障时，其中：低压直流母线相连三相PWM逆变器直流侧，所述三相PWM逆变器交流侧连接低压交流网络；
所述混合型模块化多电平换流器(MMC)的全桥子模块阀段与半桥子模块阀段分别采用单独的调制策略，以实现混合子模块的协同工作及低压直流侧有功功率在所有所述隔离型双有源桥变换器(DAB)单元间均衡传输；通过在调制电压中附加占空比控制，实现环流抑制及子模块直流电容电压平衡；
所述隔离型双有源桥变换器(DAB)通过移相角控制有功功率，维持低压直流母线稳定；
所述三相PWM逆变器通过定交流电压控制维持低压交流侧电压稳定；
从而实现中压直流端口故障下，非故障端口不间断运行。
7.根据权利要求4所述的具备交直流故障不间断运行能力的固态变压器的控制方法，其特征在于：对直流端口故障条件下的不间断控制，包括：
设中压交流侧电压幅值为Um，电流幅值为Im，所述混合型模块化多电平换流器(MMC)桥臂的全桥子模块与半桥子...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建文，章一新，方玮昕，周剑桥，施刚，蔡旭，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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