【技术实现步骤摘要】
一种自举式补偿的三端口变流器及其控制方法与系统
[0001]本专利技术属于电力电子变换器
，更具体地，涉及一种自举式补偿的三端口变流器及其控制方法与系统。
技术介绍
[0002]随着经济与社会的发展，促使人类对能源的需求不断增长，新能源的开发与广泛使用已成为电网能源发展的热点。新能源发电通常受环境影响明显而具有间歇和波动，储能系统的功率调节作用变得尤为突出。同时大规模分布式能源构网致使电网短路容量小，短路比低，节点电压易受到线路电流影响，进而导致分布式能源逆变器稳定性降低。为解决大规模分布式能源并网带来的线路电压稳定问题与功率波动问题，储能系统的发展为上述问题提供了一种高效可靠的解决方案，使新能源发电能够提供高质量的电能，维持系统电压稳定，为电网提供有功和无功支持等，实现功率调峰，使新能源发电大规模并网应用成为可能。储能系统中关键的部分在于为电网和储能电池提供桥梁作用的变换器，现有储能变换器由提供电网接口的三相 AC/DC 变换器和起到隔离充放电作用的 DC/DC变换器组成。
[0003]现有技术中，三端口变换...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自举式补偿的三端口变流器，其特征在于，包括：网侧整流电路、串补侧逆变电路和变压器；其中，网侧整流电路和串补侧逆变电路为三相H桥电路；变压器为三相三绕组变压器；变压器中的第一绕组为原边绕组，第二绕组和第三绕组为副边绕组；第一绕组的每相绕组同名端与电网的每相线路相连，其每相绕组的异名端作为原边绕组每相端口；第二绕组的同名端连接作为变压器副边中性点，用于连接串补侧逆变电路中直流低压端口的端子；第三绕组的每相绕组同名端作为变压器副边绕组每相端口，用于串补侧逆变电路连接电网的端口；第二绕组与第三绕组间采用曲折接法；网侧整流电路与串补侧逆变电路并联连接；所述串补侧逆变电路用于向变压器输出三相电压，抑制网侧整流电路输出电压受母线电压波动的影响；所述网侧整流电流用于稳定串补侧逆变电路直流高压端口的电压，同时将串补侧逆变电路直流低压端口输入的直流功率转换为交流有功功率，向电网传输能量。2.根据权利要求1所述的三端口变流器，其特征在于，所述串补侧逆变电路包括：串补侧三相H桥、串补侧滤波单元、直流滤波电感、第三滤波电容和直流电压源；所述串补侧三相H桥与串补侧滤波单元第一端相连；所述串补侧滤波单元第二端作为交流端口，与变压器的第三绕组异名端相连；连接直流滤波电感的端口为直流低压端口，所述直流滤波电感的一侧与所述直流电压源的正极相连，其另一侧与变压器中性点端口相连，用于抑制直流低压端口输出直流电流的高频纹波；所述直流电压源的负极与所述第三滤波电容相连，用于输出直流功率；连接所述第三滤波电容的端口作为高压端口，所述第三滤波电容并联在第一三相H桥与网侧整流电路之间，第三滤波电容用于抑制直流高压侧电压纹波；所述网侧整流电流包括：网侧三相H桥和网侧滤波单元；所述网侧三相H桥与所述串补侧三相H桥通过第三滤波电容并联；所述网侧滤波单元连接于网侧三相H桥与电网之间。3.根据权利要求2所述的三端口变流器，其特征在于，网侧三相H桥和串补侧三相H桥为全控型电力电子器件，包括晶体管及与其反并联的二极管；串补侧滤波单元包括第一并网电阻、第一并网电感和第一滤波电容；第一并网电感的第一端口与第一并网电阻第一端口相连，第一并网电阻的第二端口作为串补侧滤波单元的第一端口，且第一滤波电容与第一并网电感的第二端口连接，作为串补侧滤波单元第二端口，与第三绕组异名端连接；网侧滤波单元包括第二并网电阻、第二并网电感和第二滤波电容；所述第一并网电感的第一端口与第二并网电阻第一端口相连，第二并网电阻的第二端口作为网侧滤波单元的第一端口，且第二滤波电容与第二并网电感的第二端口连接，作为网侧滤波单元第二端口，与第一绕组异名端连接；所述第一并网电感和所述第二并网电感用于抑制电流高频纹波；所述第一并网电阻作为第一并网电感寄生电阻，用于抑制因第一并网电感与第一滤波电容产生的谐波电流；所述第二并网电阻作为第二并网电感寄生电阻，用于抑制因第二并网电感与第二滤波电容产生的谐波电流。4.一种基于权利要求3所述的三端口变流器中串补侧逆变电路的控制方法，其特征在
于，包括以下步骤：将网侧电流参考值经过PARK变换，获取网侧电流参考值的复数形式并将其传输至比例环节Z；对比例环节Z运算输出的结果与旋转角度参考值相乘，获取串补侧逆变电路的输出交流电压参考值；将串补侧逆变电路的输出交流电压d轴参考值与变压器副边端口的d轴电压相减，其差值输入电压环比例积分控制器，输出第一积分值；将电网角速度、第一滤波电容的电容值与串补侧逆变电路的输出交流电压q轴参考值相乘，获取第一相乘结果；将第一积分值的负值与第一相乘结果相加，获取串补侧逆变电路的d轴电流参考值；将串补侧逆变电路的输出交流电压q轴参考值与变压器副边端口的q轴电压相减，其差值输入电压环比例积分控制器，输出第二积分值；将电网角速度、第一滤波电容的电容值与串补侧逆变电路的输出交流电压d轴电压的乘积，得到第二相乘结果；将第二积分值的负值与第二相乘结果相减，获取串补侧逆变电路的q轴电流参考值；将串补侧逆变电路的d轴电流参考值与交流端口d轴电流相减，其差值输入电流环比例积分控制器，输出第三积分值；将变压器副边端口的d轴电压、电网角速度与串补侧逆变电路中交流端口q轴电流的乘积，获取第三相乘结果；将第三积分值的负值与第三相乘结果相加，获取串补侧逆变电路交流端口桥臂中点d轴电压参考值；将串补侧逆变电路的输出交流电流q轴参考值与交流端口q轴电流相减，其差值输入电流环比例积分控制器，输出第四积分值；将变压器副边端口的q轴电压、电网角速度和串补侧逆变电路中交流端口d轴电流的乘积，获取第四相乘结果；将第四积分值的负值与第四相乘结果相减，获取串补侧逆变电路交流端口桥臂中点q轴电压参考值；对串补侧逆变电路交流端口桥臂中点d轴电压参考值与q轴电压参考值反PARK变换，经过标幺化，输出串补侧逆变电路交流端口桥臂中点三相电压标幺化参考值；采用串补侧逆变电路交流端口桥臂中点三相电压标幺化参考值与三相电压偏移量标幺化参考值相加，通过生成的第一调制电压生成第一PWM信号对串补侧逆变电路中的晶体管进行控制。5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，串补侧逆变电路桥臂中点三相电压偏移量标幺化参考值的获取方法为：设定直流低压端口输出电流指定值，将输出电流指定值与直流低压端口输出直流电流相减，其差值输入直流电流环比例积分控制器，控制输出串补侧逆变电路桥臂中点三相电压偏移量标幺化参考值。6.根据权利要求3所述的三端口变流器中网侧整流电路的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：对网侧整流电路输出三相电压与网侧整流电路输出三相电流进行PARK变换，分别获取两相同步旋转坐标系下的网侧整流电路输出电压和网侧整流电路输出电流；设定串补侧逆变电路的直流高压端口电压参考值，其与直流高压端口电压相减，其差值输入电压环比例积分控制器，输出网侧整流电路的d轴电流参考值；设定网侧整流电路的q轴电流参考值为0；将网侧整流电路的d轴电流参考值与网侧整流电路的d轴输出电流相减，其差值输入电流环比例积分控制器，输出第五积分值；将网侧整流电路的d轴输出电压、电网角速度与网侧整流...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭珉轩，柯学奕，李宇宸，孙建军，查晓明，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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