電子電力變壓器的控制及10kV工業(yè)樣機(jī)實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代電力系統(tǒng)出現(xiàn)了許多變化，其中包含以下幾點(diǎn)：隨著可再生能源的大規(guī)模接入，電網(wǎng)能量來源多樣化；直流輸電與交流輸電并存；微網(wǎng)、智能配網(wǎng)等新概念層出不窮。這些新的發(fā)展方向都有同樣的需求，電網(wǎng)需要更多的控制和調(diào)節(jié)手段。作為電網(wǎng)的核心設(shè)備，傳統(tǒng)的電力變壓器作用單一，并不能很好的滿足未來電網(wǎng)的需求。作為一種新型的電力變壓器，電子電力變壓器不僅可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電力變壓器的功能，還可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)有載調(diào)壓、無功調(diào)節(jié)、諧波隔離、短路電流阻斷

2、、新能源并網(wǎng)、交直流混合組網(wǎng)等新的功能。電子電力變壓器具有多種控制和調(diào)節(jié)的手段，在未來電網(wǎng)中將有廣闊的發(fā)展空間。
　　本文首先分析了采用星型接法和分離直流母線的三相電子電力變壓器在不平衡條件下的工作情況。比較了零序電壓和負(fù)序電流的有功調(diào)節(jié)能力。分析了采用負(fù)序電流調(diào)節(jié)有功功率，電網(wǎng)電壓發(fā)生各種不平衡跌落時(shí)變換器的最大輸入電流和變換器的工作范圍。同時(shí)提出了一種新的內(nèi)環(huán)電流指令值的生成方法，此方法可以加快電網(wǎng)電壓跌落時(shí)控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度

3、，減小直流電壓偏差。
　　對采用分離直流母線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電子電力變壓器高低壓直流母線的二次紋波進(jìn)行了詳細(xì)分析，采用降階的方法對dc-dc變換器建模，得到其平均狀態(tài)空間模型。針對輸入級和輸出級頻率相同的情況，提出一種二次功率最優(yōu)分配策略，使高低壓直流二次功率整體最小的同時(shí)，二次功率均勻分配在高低壓直流母線上。提出了兩種二次功率最優(yōu)分配控制器，并設(shè)計(jì)了控制器參數(shù)。
　　提出了一種基于模塊化多電平的自平衡電子電力變壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此結(jié)

4、構(gòu)不增加主回路元件數(shù)量，不增加硬件成本，不增加硬件設(shè)計(jì)和制造的難度，方便模塊化組合成高壓大功率裝置。針對這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出了相應(yīng)的控制算法。此控制算法采用無功電流注入法擴(kuò)大級聯(lián)H橋可以承受的最大有功功率不平衡?？刂撇呗灾校瑢o功電流分成超前無功電流和滯后無功電流兩種，并采用優(yōu)化算法得出各種不平衡條件下所需最小無功電流的大小。
　　對10kV三相電子電力變壓器工業(yè)樣機(jī)的主回路拓?fù)?、參?shù)與組裝、控制系統(tǒng)構(gòu)架、控制與保護(hù)系統(tǒng)、動模試驗(yàn)與

5、現(xiàn)場試驗(yàn)等進(jìn)行了闡述與分析。主回路采用模塊化設(shè)計(jì)方法，降低了成本，降低了維護(hù)難度，方便裝置的進(jìn)一步擴(kuò)展。采用低壓側(cè)直流電壓反饋控制輸入級H橋，省去了高壓直流電壓測量模塊，降低了成本。分析了相內(nèi)均壓的各種可能方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選用調(diào)節(jié)輸出級功率均壓的方案。在原有的輸出級均壓方法的基礎(chǔ)上，提出了一種新的均壓方法。此方法可以有效消除原有輸出級均壓方法中帶來的無功功率環(huán)流。
　　動模試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)證了電子電力變壓器工業(yè)樣機(jī)在恒頻恒壓輸出、負(fù)