用于双极直流电网的输出电压自平衡控制方法技术

本发明专利技术为用于双极直流电网的输出电压自平衡控制方法，包括：基于MMC的直流固态变压器拓扑结构，直流固态变压器拓扑结构包括MMC和上、下H桥三个有源桥结构，可以提高直流侧电压、减小开关管的电压应力，同时实现双极输入输出。通过控制开关管驱动信号的移相角和占空比，使得交流侧输出多电平的电压波形，能够有效降低谐波含量。本发明专利技术的输出电压自平衡控制方法可以解决变压器因受到扰动而产生的输出电压不平衡的问题，保证直流固态变压器长期、稳定的运行。稳定的运行。稳定的运行。

【技术实现步骤摘要】
用于双极直流电网的输出电压自平衡控制方法


[0001]本专利技术属于中高压大功率电力电子
，主要涉及一种用于双极直流电网的输出电压自平衡控制方法及MMC直流固态变压器拓扑结构。

技术介绍

[0002]柔性直流电网是现代电网发展变革的重要方向。采用对称双极结构的直流电网凭借其正负极可以独立运行的独特优势，更加符合柔性直流电网高电压、大容量和多端化的未来发展趋势。在柔性直流电网中，需要使用直流变压器实现各电压等级直流电网之间的电压变换、能量交换和电气隔离。直流电网不能像交流电网那样采用磁耦合变压器实现电压变换和能量的传输，必须采用基于电力电子器件的固态变压器。现有的直流固态变压器方案主要针对采用单极结构的直流电网，无法满足双极直流电网对直流固态变压器的需求。
[0003]用于双极直流电网的直流固态变压器需要具备双极输入和输出的能力，并且可以实现高低压侧的电气隔离、电压变换和双向功率传输。此外，开关器件所承受的电压应力有限，但随着近十几年工业技术的不断优化发展，电网电压等级越来越高、功率也越来越大，因此高压侧结构需要能够采用应力有限的开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于双极直流电网的输出电压自平衡控制方法，其特征在于，该控制方法以基于MMC的直流固态变压器拓扑结构为研究对象，所述直流固态变压器拓扑结构包括MMC结构、上H桥结构、下H桥结构与三绕组高频变压器，三绕组高频变压器作为能量传输桥梁将MMC结构与上H桥结构和下H桥结构连接，MMC结构侧输出的交流电压与上H桥结构侧输出的交流电压之间存在第一外移相角；MMC结构侧输出的交流电压与下H桥结构侧输出的交流电压之间存在第二外移相角；所述控制方法包括以下内容：设定上H桥结构和下H桥结构上的负载电压的相应负载参考电压，通过负载电压与相应负载参考电压做差，对电压差值进行相应的PI调节，获得不同H桥结构上的负载电流，进而求得不同H桥结构上的输出功率；将负载电压与MMC结构的直流电源电压相比得到相应的电压传输比；利用两个H桥结构的输出功率、电压传输比获得MMC内移相角、上H桥内移相角、下H桥内移相角、第一外移相角和第二外移相角，根据各移相角的大小经过PWM调制确定对应结构上开关管的驱动信号，实现输出电压自平衡控制。2.根据权利要求1所述的用于双极直流电网的输出电压自平衡控制方法，其特征在于，通过调节第一外移相角和第二外移相角的大小调节传输功率的大小，通过调节第一外移相角和第二外移相角的正负控制功率传输的方向。3.根据权利要求1所述的用于双极直流电网的输出电压自平衡控制方法，其特征在于，所述上H桥结构和下H桥结构中的同一桥臂中上半桥臂和下半桥臂对应位置开关管的驱动信号互补。4.根据权利要求1所述的用于双极直流电网的输出电压自平衡控制方法，其特征在于，以MMC结构前后两桥臂中点电压最高电平的起始时间为参考点，上H桥结构的前后两桥臂中点电压最高电平的起始时间与参考点之间的差值为第一外移相时间，第一外移相时间/周期*2π＝第一外移相角。5.根据权利要求1所述的用于双极直流电网的输出电压自平衡控制方法，其特征在于，通过控制MMC结构中各开关管驱动信号的占空比及移相角使固态变压器MMC结构交流侧输出不同的多电平电压波形；通过控制上H桥结构中各开关管驱动信号的占空比及移相角使固态变压器上H桥结构交流侧输出两电平或三电平的交流电压波形；通过控制下H桥结构中各开关管驱动信号的占空比及移相角使固态变压器下H桥结构交流侧输出两电平或三电平的交流电压波形。6.根据权利要求1所述的用于双极直流电网的输出电压自平衡控制方法，其特征在于，利用两个H桥结构的输出功率、电压传输比获得MMC内移相角、上H桥内移相角、下H桥内移相角、第一外移相角和第二外移相角的具体过程是：将MMC结构前后桥臂中点交流电压、上H结构前后桥臂中点交流电压和下H结构前后桥臂中点交流电压经过傅里叶分解，并取其基波分量，得到三个基波正弦交流电压，将该三个基波正弦交流电压用相量形式表示，即能形成三个基波正弦交流电压关于MMC内移相角、上H桥内移相角、下H桥内移相角、第一外移相角和第二外移相角的一个方程组；将MMC结构的基波正弦交流电压根据三绕组高频变压器变比折算到第二绕组侧，获得折算后的MMC结构的基波正弦交流电压，折算后的MMC结构的基波正弦交流电压、上H桥基波正弦交流电压与第一电感构成回路，则能计算出回路电流与上H桥的输出功率、无功功率；
同理，将MMC结构的基波正弦交流电压根据三绕组高频变压器变比折算到第三绕组侧，获得折算后的MMC结构基波正弦交流电压，折算后的MMC结构基波正弦交流电压、下H桥基波正弦交流电压与第二电感构成回路，则能计算出回路电流与下H桥的输出功率、无功功率；上H桥输出功率用第一电压传输比、MMC内移相角、上H桥内移相角和第一外移相角表示，获得上H桥输出功率的表达式；下H桥输出功率用...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄珺，付亚楠，李永建，董磊，
申请(专利权)人：石家庄科林电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：