【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于防止变压器在电压快速动态改变期间饱和的方法和控制系统，该控制系统能够在电压在任意时间时刻快速或高幅度改变的快速瞬变期间，通过平衡变压器的磁通量以将磁通量保持在操作限值内(低于饱和区域)来使磁通量达到磁化曲线的正常操作范围内的任何专用值。
技术介绍
1、在参考跟踪模式下操作的具有输出变压器(被用来调整转换器和供电电路的电压)的可控电压源逆变器(电网模拟器、并网转换器、电网形成转换器)的输出电压经常非常快速的改变(具体地，电压的幅度、相位和/或频率的快速改变)。传统上讲，这种逆变器的控制系统控制电压相位的瞬时角度。
2、现有技术中已知的是在有望切换时(因此采取最有利于避免浪涌电流的时间时刻，即，在多相转换器中，具体地，在三相转换器中，采用非同时切换的手段)估计预期磁通量的方法——。在本专利说明书中，磁通量被用作变压器磁芯的操作状态的基本特点，任何其他磁性变量也可以用于相同的延伸(诸如磁化电流、磁通量密度、磁场强度)内。
3、因为可以在任何时间时刻请求切换，所以对于电网模拟器而言，这样的方法是不可接受的。另一个已知方法是使用实际变量的估计值作为反馈在闭环中平衡磁通量。该解决方案使用后验知识，其有效性取决于通量控制性能(即，准确性、反应时间、校正动作的允许值)，该通量控制性能在真实系统中通常受到限制。又一个已知解决方案是使磁通量处于有利条件下，这些有利条件可以在接通之前避免变压器通量瞬变(因此，饱和)。
4、文献us9391504b2中描述了用于通量控制的转换器，其公开了一种控制
5、控制电路包括通量密度计算器和调节器。通量密度计算器接收指示开关模式电源的输入电压的信号和包括所生成的控制信号的反馈信号，并且从中生成平均通量密度信号。
6、调节器接收所生成的平均磁通量密度信号和指示开关模式电源的输出电压的信号；并且根据平均磁通量密度信号、参考通量密度信号、指示输出电压的信号和参考电压信号生成控制信号。
7、该解决方案考虑了稳态操作，并且没有有助于防止电压突然改变时出现不利瞬变的部件。
8、文献wo2019218423a1公开了一种基于通链控制的变压器和磁化浪涌电流抑制方法。小容量dc/ac转换器连接到变压器的次级绕组或辅助绕组；在空载接通之前，检测初级电网电压的相位；根据绕组电压与芯通链的关系导出芯通链的参考指令。在同步旋转坐标系中构建芯通链闭环pi控制系统，以控制转换器的输出电压，以使芯通链对通链参考值执行无误差静态跟踪，从而在芯中预先建立正弦同步通链，该正弦同步通链在空载接通之前与电网电压具有90度的相位差。借助于该解决方案，无论何时接通变压器，芯通链都直接处于稳定状态，而没有瞬变过程，从而完全消除了磁化浪涌电流。
9、该解决方案考虑了使用另一受控转换器的附加绕组(或与现有绕组的连接)，该受控转换器在接通之前使通量处于稳态操作，因此避免了瞬变。
10、gaowa wuyun、po li、dichen liu的非专利文件phase control to eliminateinrush current of single-phase transformer by using approximate calculationof residual flux//2006international conference on power system technology描述了一种解决方案，该解决方案需要估计剩余通量，该剩余通量可以根据铁磁芯的最后一次励磁电流和时效特点进行近似计算，然后与进入相位控制相结合，可以避免浪涌。首先，这篇论文提出了一种近似计算剩余通量的方法；其次，分析了单相变压器的进入相位控制策略；最后，进行了emtp测试验证了其可行性。
11、非同时切换在现有技术的电网形成转换器(包括电网模拟器)中是不可接受的，并且在所提出的解决方案中得以避免。
12、arto sankala、juhamatti korhonen、janne hannonen、juha pekka strom、pertti silventoinen、hannu saren、risto komulainen、stefan strandberg、nicklassodo的非专利文件flux and winding current balancing control for a medium-frequency six-winding transformer//iecon 2014–40th annual conference of theieee industrial electronics society描述了一种平衡单相六绕组中频变压器的通量和绕组电流的控制算法。使用均采用pi控制器的两个并联控制回路。第一控制回路通过将磁化电流的平均值调整为零来稳定变压器的通量。第二控制回路以比第一控制器长十倍的时间步长操作，并且将个别绕组电流的平均值调整为零。由于磁化电流平均值反馈，所以通量得以平衡(均值为零)。该值被计算为电流的两个先前峰值的平均值。
13、该解决方案利用了与基本通量控制结构相同的思想，并且由于校正动作后验生成，所以不能防止具有最高动态的潜在不利瞬变。(发布地址https://ieeexplore.ieee.org/document/7048696)
14、本专利技术在快速瞬变期间[例如，在电压在任意时间时刻快速或高幅度改变时]平衡变压器的磁通量，使得其保持在操作极限内，而没有达到饱和区域。该解决方案不会立即处理所请求的转换器的输出电压的潜在不利改变，这可能会导致变压器通量随着饱和区域的进入而发生动态瞬变；而是引入了基于瞬变期间的预期磁通量轨迹的预防性在线估计和评估的预测控制技术；紧接着避免了校正磁芯饱和所需的电压轨迹。[依据所利用的控制平台规范，它可以被实现为在接受电压改变请求与使用电力单元生成该电压改变请求之间引入的处理延迟，还可以被实现为在线预测和校正所需的附加计算工作量。]
15、现有技术的解决方案中没有一个解决方案提供具有如上文所列举的优点的可靠方法。
技术实现思路
1、本专利技术涉及一种用于通过变压器(tr)的磁通量的校正来防止变压器(tr)在电压快速改变期间饱和的预测控制方法，所述变压器(tr)具有初级绕组和次级绕组，初级绕组和次级绕组带有电力电子转换器(pec)，变压器(tr)的磁通量的校正通过以下来进行：估计或测量初级信号(ii)，该初级信号(ii)包括变压器(tr)的初级绕组上的初级电压并且可选地包括变压器(tr)的初级绕组上的初级电流；以及将包括校正电压的校正信号注入到变压器(tr)的初级绕组中，以便防止变压器(tr)饱和，所述方法包括以下步骤：
2、a)对要被施加到变压器(tr)的初级绕组的转换器电压的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于通过变压器(TR)的磁通量的校正来防止所述变压器(TR)在电压快速改变期间饱和的方法，所述变压器(TR)具有初级绕组和次级绕组，所述初级绕组带有电力电子转换器(PEC)，所述变压器(TR)的磁通量的校正通过以下来进行：估计或测量初级信号(ii)，所述初级信号(ii)包括所述变压器(TR)的所述初级绕组上的初级电压并且可选地包括所述变压器(TR)的所述初级绕组上的初级电流；以及将包括校正电压的校正信号注入到所述变压器(TR)的所述初级绕组中，以便防止所述变压器(TR)饱和，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述系统的所述数学模型(RM)包括所述通量控制单元的详细模型以及所述电力电子转换器(PEC)和所述变压器(TR)的数学模型，其中所述通量控制单元包括所述参考通量轨迹计算器(RF)和所述通量控制器(FC)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤a)中，所命令的电压改变从预先确定的文件中被获取，所命令的电压改变包括(可选地，用于RM)所述变压器(TR)的所述次级绕组的物理负载的预期的实时改变。
4.根据权
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中步骤d)与e)之间存在有意预测控制过程，所述有意预测控制过程需要附加的计算工作量来执行步骤h)、i)、j)、k)、l)，从而导致在电压改变请求的确认与所述电压改变请求通过所述转换器的再现之间存在一定时间延迟。
6.一种控制系统，用于通过控制变压器(TR)的磁通量来防止所述变压器(TR)在电压快速改变期间饱和，所述变压器(TR)具有初级绕组和次级绕组，所述初级绕组带有电力电子转换器(PEC)，所述初级绕组被配置为用于接收校正信号U**，所述次级绕组被连接到负载，所述系统包括：
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述系统的所述数学模型(RM)包括所述通量控制单元的详细模型以及所述电力电子转换器(PEC)和所述变压器(TR)的数学模型，其中所述通量控制单元包括所述参考通量轨迹计算器(RF)和所述通量控制器(FC)。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其中所述附加控制单元(ACU)被配置为用于计算所述通量轨迹校正信号ΔΦ*(t)作为以下等式的解：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于通过变压器(tr)的磁通量的校正来防止所述变压器(tr)在电压快速改变期间饱和的方法，所述变压器(tr)具有初级绕组和次级绕组，所述初级绕组带有电力电子转换器(pec)，所述变压器(tr)的磁通量的校正通过以下来进行：估计或测量初级信号(ii)，所述初级信号(ii)包括所述变压器(tr)的所述初级绕组上的初级电压并且可选地包括所述变压器(tr)的所述初级绕组上的初级电流；以及将包括校正电压的校正信号注入到所述变压器(tr)的所述初级绕组中，以便防止所述变压器(tr)饱和，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述系统的所述数学模型(rm)包括所述通量控制单元的详细模型以及所述电力电子转换器(pec)和所述变压器(tr)的数学模型，其中所述通量控制单元包括所述参考通量轨迹计算器(rf)和所述通量控制器(fc)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤a)中，所命令的电压改变从预先确定的文件中被获取，所命令的电压改变包括(可选地，用于rm)所述变压器(tr)的所述次级绕组的物理负载的预期的实时改变。
4.根据权利要求1、2或3所述的方...
【专利技术属性】
技术研发人员：戈利比·希卡夫斯基，皮奥特·索班斯基，米洛兹·米斯科维茨，格雷泽戈尔兹·布加克，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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