一种灵活调压型中压直流变压器及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种灵活调压型中压直流变压器及其控制方法，属于直流配电网技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种灵活调压型中压直流变压器及其控制方法


[0001]本专利技术属于直流配电网
，具体涉及一种灵活调压型中压直流变压器及其控制方法
。

技术介绍

[0002]风电
、
太阳能等发电系统均是典型的高电力电子设备占比系统，因此在此过程中，能源的生产与消费形式将发生深刻转变，从而深刻影响电力系统的形态转变
。
其中，直流电网由于接入方式灵活
、
功率传输可控性好
、
系统支撑运行可靠性高等优点，将成为学术界与产业界集成大规模风电
、
太阳能等可再生能源的关键方案
。
[0003]在直流电网中，实现直流电压与功率变换的直流变压器是推进直流电网工程应用的的核心装备
。
目前，连接中压与低压直流母线的直流变压器典型拓扑为采用中压串联
‑
低压并联的双有源全桥变换器
(dual active bridge
，
DAB)
组合结构
。
该结构由于采用了高频变压器及高频开关技术，从而有效提高了直流变压器的功率密度
、
降低了直流变压器的体积和重量，同时，高频技术的采用，也减少了直流变压器整体的运行噪音，有利于满足环保要求
。
[0004]然而，由于
DAB
型直流变压器无法调节电容电压，中
、
低压侧直流电压的不匹配，将造成
DAB
型直流变压器效率的大幅度下降，影响整个系统的传输效率
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提供一种灵活调压型中压直流变压器及其控制方法，以解决现有
DAB
型直流变压器所存在的上述问题
。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种灵活调压型中压直流变压器，灵活调压型中压直流变压器包括若干个新型子模块，若干个新型子模块采用中压侧串联
‑
低压侧并联的子模块组合型拓扑结构；
[0008]其中，新型子模块的中压侧采用新型结构，低压侧采用全桥结构，且中压侧与低压侧通过高频变压器进行连接；
[0009]中压侧的新型结构包括6个开关器件
S1～
S6和一个直流电容，开关器件
S1～
S4组成全桥结构；开关器件
S5串接在线路中，用于控制由开关器件
S1～
S4组成的全桥结构与高频变压器之间的通断状态，开关器件
S6与直流电容串联后并接在开关器件
S5两端
。
[0010]第二方面，本专利技术提供了一种灵活调压型中压直流变压器的控制方法，基于如第一方面的一种灵活调压型中压直流变压器实现，方法包括如下步骤：
[0011]获取灵活调压型中压直流变压器的两侧直流电压的匹配情况；
[0012]根据匹配情况对灵活调压型中压直流变压器进行控制，
[0013]其中，当匹配时，令开关器件
S5处于常导通状态，开关器件
S6处于常闭锁状态，灵活调压型中压直流变压器按照
DAB
型直流变压器的控制策略进行控制；
[0014]当不匹配时，将每个新型子模块中的直流电容充电至附加值，当所有新型子模块中的电容电压均达到附加值时，子模块进入不匹配状态下的稳态运行，各子模块的电容电压在一个控制周期内处于充放电的平衡状态
。
[0015]进一步的，灵活调压型中压直流变压器的两侧直流电压的匹配情况根据根据下述判断进行确定：
[0016]判断是否等于
k
T
V
LV
，若相等，则判断为匹配，否则，判断为不匹配，
V
MV
为灵活调压型中压直流变压器的中压侧直流电压，
V
LV
为灵活调压型中压直流变压器的低压侧直流电压，
K
T
为高频变压器变比，
N
为子模块数量
。
[0017]进一步的，直流电容的电压附加值具体根据下式确定：
[0018][0019]其中，
V
C
附加
为直流电容电压附加值，
V
MV
为灵活调压型中压直流变压器的中压侧直流电压，
V
LV
为灵活调压型中压直流变压器的低压侧直流电压，
K
T
为高频变压器变比，
N
为新型子模块数量
。
[0020]进一步的，各新型子模块种直流电容的电容值满足如下条件：
[0021][0022]其中，
V
为各新型子模块种直流电容的电压，
I
AC
为直流变压器交流环节的最大交流电流幅值，
T
hs
为半个开关周期
。
[0023]进一步的，当对每个新型子模块中的直流电容充电至附加值时，充电的方法具体为：
[0024]当子模块的交流侧电流大于0时，导通开关
S6，闭锁开关
S5，对子模块的电容进行充电；当子模块的交流侧电流小于0时，闭锁开关
S6，导通开关
S5，保证电容电压不变与整个子模块的正常运行
。
[0025]进一步的，子模块进入不匹配状态下的稳态运行时的控制方法具体为：
[0026]令开关器件
S1与
S4的触发脉冲相同，开关器件
S2与
S3的触发脉冲相同，同时，开关器件
S5处于常闭锁状态，开关器件
S6处于常导通状态
。
[0027]进一步的，当中压侧发生直流故障时，闭锁灵活调压型中压直流变压器的所有开关器件，从而实现中压直流变压器的故障清除
。
[0028]第三方面，本专利技术提供了一种灵活调压型中压直流变压器的控制设备，设备包括处理器以及存储器：
[0029]存储器用于存储计算机程序，并将计算机程序的指令发送至处理器；
[0030]处理器根据计算机程序的指令执行如第二方面的一种灵活调压型中压直流变压器的控制方法
。
[0031]第三方面，本专利技术提供了一种计算机存储介质，计算机存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第二方面的一种灵活调压型中压直流变压器的控制方法
。
[0032]综上，本专利技术提供了一种灵活调压型中压直流变压器及其控制方法，该通过直流变压器在中压侧采用6个开关器件和一个直流电容的新型结构构成灵活调压型中压直流变压器，能够快速隔离中压直流故障时自身电容的放电，降低直流变压器与直流断路器的故障容量需求，提升整个直流电网的建设经济性；同时能够实现中压直流变压器交流侧电压幅值的灵活调节，保证中压直流变压器在不同直流电压运行条件下交流电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种灵活调压型中压直流变压器，其特征在于，所述灵活调压型中压直流变压器包括若干个新型子模块，所述若干个新型子模块采用中压侧串联
‑
低压侧并联的子模块组合型拓扑结构；其中，新型子模块的中压侧采用新型结构，低压侧采用全桥结构，且中压侧与低压侧通过高频变压器进行连接；所述中压侧的新型结构包括6个开关器件
S1～
S6和一个直流电容，开关器件
S1～
S4组成全桥结构；开关器件
S5串接在线路中，用于控制由开关器件
S1～
S4组成的全桥结构与所述高频变压器之间的通断状态，开关器件
S6与所述直流电容串联后并接在开关器件
S5两端
。2.
一种灵活调压型中压直流变压器的控制方法，基于如权利要求1所述的一种灵活调压型中压直流变压器实现，其特征在于，所述方法包括如下步骤：获取所述灵活调压型中压直流变压器的两侧直流电压的匹配情况；根据所述匹配情况对所述灵活调压型中压直流变压器进行控制，其中，当匹配时，令开关器件
S5处于常导通状态，开关器件
S6处于常闭锁状态，所述灵活调压型中压直流变压器按照
DAB
型直流变压器的控制策略进行控制；当不匹配时，将每个所述新型子模块中的直流电容充电至附加值，当所有所述新型子模块中的电容电压均达到附加值时，子模块进入不匹配状态下的稳态运行，各子模块的电容电压在一个控制周期内处于充放电的平衡状态
。3.
根据权利要求2所述一种灵活调压型中压直流变压器的控制方法，其特征在于，所述灵活调压型中压直流变压器的两侧直流电压的匹配情况根据根据下述判断进行确定：判断是否等于
k
T
V
LV
，若相等，则判断为匹配，否则，判断为不匹配，
V
MV
为所述灵活调压型中压直流变压器的中压侧直流电压，
V
LV
为所述灵活调压型中压直流变压器的低压侧直流电压，
K
T
为高频变压器变比，
N
为子模块数量
。4.
根据权利要求2所述一种灵活调压型中压直流变压器的控制方法，其特征在于，所述直流电容的电压附加值具体根据下式确定：其中，
V
C
附加
为直流电容电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨锐雄，陈勇，廖雁群，陈建福，唐捷，李振聪，刘尧，吴宏远，裴星宇，程旭，李建标，曹健，幸旭彬，喻松涛，李巍巍，陈夏，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司珠海供电局，
类型：发明
国别省市：