一种降低电力电子变压器空轻载损耗的方法技术

本发明专利技术涉及电力电子领域，具体公开了一种通过主动冗余技术降低电力电子变压器空轻载损耗的办法，首先电力电子变压器通过检测其传输功率判断所处运行状态，当传输功率小于一定值时电力电子变压器进入空载或者轻载状态；然后电力电子变压器主动冗余模组，各个级联H桥模块载波移相值重新计算；其次，当电力电子变压器所传输功率大于一定值时，所以级联H桥模组全部投入运行，各个级联H桥模块载波移相值再次重新计算。本发明专利技术通过在空轻载条件下主动冗余一定数量的模组，避免了空轻载条件下所有模组全部工作，消除了对应冗余模组的开关损耗、导通损耗以及高频变压器损耗，进一步降低了电力电子变压器整体在空轻载条件下的运行损耗。损耗。损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种降低电力电子变压器空轻载损耗的方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种降低电力电子变压器空轻载损耗的方法。

技术介绍

[0002]随着碳中和概念的提出和我国智能电网相关技术的发展以及推广应用，智能电网相关技术逐渐得到重视并且快速发展。同时，光伏、储能、充电桩技术不断得到研究，直流微电网也越来越受到关注，传统的低压配电领域通过工频变压器变换交流电压等级，然后通过诸多交直流变换器转为低压直流电，接入大量直流负荷。而电力电子变压器直接将高压交流电转为低压直流电，相比于传统低压配电方案转换环节更少，占地面积小，运行损耗低，近几年得到快速发展，并且电力电子变压器已经成为整个直流微电网的核心。
[0003]电力电子变压器是一种新型的电力变压器，它利用高频开关技术实现能量的高效转换和传递，具有体积小、重量轻、效率高等优点。它在直流输电、电力电子变换器、电动汽车充电等领域有着重要的应用意义，可以提高能源利用效率，降低能源消耗和环境污染。电力电子变压器在电力系统中的应用越来越广泛，其主要作用包括：电力电子变压器可以在不同电压等级之间进行直接变换，实现能量的高效传递，减少能量转换过程中的能量损耗；电力电子变压器可以提高电力系统的稳定性和可靠性，降低电力系统的故障率和维护成本；电力电子变压器可以实现对电力质量的控制和改善，例如提高电压的稳定性和减小谐波的含量；电力电子变压器可以应用于新能源发电和储能系统，例如太阳能光伏电站、风力发电、电池储能等，实现对新能源的高效利用；电力电子变压器可以应用于高速列车、地铁、电动汽车等交通工具的电力传输和充电，提高了交通工具的能源利用效率和行驶里程。因此，电力电子变压器的应用对于提高能源利用效率、降低能源消耗和环境污染、推进电力系统智能化和绿色化等方面都有着重要的意义。
[0004]电力电子变压器一般可分为整流级与DC/DC。一般整流级拓扑多采用级联H桥拓扑与模块化多电平拓扑。而电力电子变压器交流侧电压高达10kV及以上，往往采用多模块达到承压效果。在空载条件下，较多的模块虽然不输出功率，但仍需要正常工作以便维持输出电压稳定，所以会产生较大的空载损耗。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种降低电力电子变压器空轻载损耗的方法，通过在电力电子变压器空载条件下主动冗余掉控制允许范围之内的模组数量，消除了被冗余掉模组的模组损耗、变压器损耗，进一步降低了系统整体的损耗，同时提高了电力电子变压器在空轻载条件下的运行效率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出了一种降低电力电子变压器空轻载损耗的方法，所述电力电子变压器包括整流级与直流变换级，其中整流级变换器为级联H桥拓扑，将高压交流电转换为多端口低压直流电，每一相级联H桥拓扑最多支持冗余n个模组，直流变换级进
行电压等级变换，形成低压直流母线，包括以下步骤：S1：电力电子变压器通过检测系统所传输功率Pin判断系统运行状态；S2：当Pin的绝对值小于阈值Pr时控制器判断电力电子变压器进入空载或者轻载状态；S3：电力电子变压器在空轻载状态下主动下发冗余指令，每一相级联H桥拓扑冗余n个模组，同时剩余正在运行的级联H桥模组载波移相值重新进行计算；S4：当电力电子变压器所传输功率Pin大于Pr*2时，电力电子变压器退出空载或者轻载状态，控制器下发指令所有级联H桥模组重新投入，同时所有级联H桥模组载波移相值重新进行计算。
[0007]进一步地，所述S1中的电力电子变压器所传输功率Pin通过检测电力电子变压器输入电压和电流获得。
[0008]进一步地，所述S2中的阈值Pr通过电力电子变压器额定功率容量获得
[0009]其中，Pall为电力电子变压器的额定功率。
[0010]进一步地，所述S3中的各个模组载波移相值计算公式为：
[0011]其中，phi为第i个模组的载波移相值，N为每一相的模组数量。
[0012]进一步地所述S4中的各个模组载波移相值计算公式为：
[0013]其中，phi为第i个模组的载波移相值，N为每一相的模组数量。
[0014]本专利技术的有益技术效果：通过在空轻载条件下主动冗余掉控制范围允许之内的模组数量，在保证电力电子变压器正常运行的前提下，消除了冗余模组的模组损耗以及变压器损耗，从而在根本上降低了电力电子变压器整体空轻载损耗，进一步提高了电力电子变压器在空轻载条件下的运行效率，具有很好的工程应用性。
附图说明
[0015]图1是本专利技术通过主动冗余技术降低电力电子变压器空轻载损耗的方法的电力电子变压器基本拓扑图。
[0016]图2是本专利技术通过主动冗余技术降低电力电子变压器空轻载损耗的方法的流程框图。
[0017]图3是本专利技术通过主动冗余技术降低电力电子变压器空轻载损耗的方法的冗余后控制时许图。
[0018]图4是本专利技术通过主动冗余技术降低电力电子变压器空轻载损耗的方法的冗余前控制时许图。
实施方式
[0019]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不
限定本专利技术。
[0020]图1为本专利技术所述电力电子变压器基本拓扑图。一般来说，电力电子变压器对接10kV三相交流电压电网，使用多个模块进行串联，以每一相模组数量N为12为实施例，此时每一相根据控制方法的要求，可冗余模组数量为2。结合图2，通过主动冗余技术降低电力电子变压器空轻载损耗的方法，包括以下步骤：S1：电力电子变压器需要通过检测系统所传输功率Pin判断电力电子变压器整体是否可以主动冗余模组。当电力电子变压器处于空轻载条件时，控制器通过检测交流端口电压电流，进一步计算得到交流端口功率进行判断，从而下发相应指令至各个模组；S2：通过判断所检测的交流端口功率并与阈值相比较，控制器下发相应指令来主动冗余模组或者恢复冗余模组，当Pin的绝对值小于阈值Pr时控制器判断电力电子变压器进入空载或者轻载状态，阈值Pr通过电力电子变压器额定功率容量获得，其中Pall为电力电子变压器额定容量：
[0021]S3：电力电子变压器在空轻载状态下主动下发冗余指令，以上述每一相12个模组为例，每一相至多冗余掉2个模组，主控下发指令到相应的模组进行冗余，同时剩余正在运行的级联H桥模组需要继续工作，级联H桥模组通过单级倍频调制进行控制，需要调制波与载波进行比较生成相应的驱动信号，此时载波移相值重新进行计算，如图3，计算公式如下，其中，phi为第i个模组的载波移相值，N为每一相的模组数量12。
[0022][0023]S4：当电力电子变压器所传输功率Pin增大时，定义为Pr*2，即Pin大于Pr*2时，电力电子变压器退出空载或者轻载状态，此时需要所有模组均投入工作，一方面模组数量更多并网电流质量相对更高，另一方面，此时提升效率变得不明显。控制器下发指令所有级联H桥模组重新投入，同时所有级联H桥模组载波移相值重新进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低电力电子变压器空轻载损耗的方法，其特征在于，所述电力电子变压器包括整流级与直流变换级，其中整流级变换器为级联H桥拓扑，将高压交流电转换为多端口低压直流电，每一相级联H桥拓扑最多支持冗余n个模组，直流变换级进行电压等级变换，形成低压直流母线，包括以下步骤：S1：电力电子变压器通过检测系统所传输功率Pin判断系统运行状态；S2：当Pin的绝对值小于阈值Pr时控制器判断电力电子变压器进入空载或者轻载状态；S3：电力电子变压器在空轻载状态下主动下发冗余指令，每一相级联H桥拓扑冗余n个模组，同时剩余正在运行的级联H桥模组载波移相值重新进行计算；S4：当电力电子变压器所传输功率Pin大于Pr*2时，电力电子变压器退出空载或者轻载状态，控制器下发指令所有级联H桥模组重新投入，同时所有级联H桥模组载波移相值重新...

【专利技术属性】
技术研发人员：张家齐，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司，
类型：发明
国别省市：