自耦电力电子变压器及其输出功率的控制方法和系统与流程

文档序号:11958743阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种自耦电力电子变压器,其特征在于,包括公共直流电容和若干个相单元电路,所述相单元电路包括第一电感、第二电感、N个H桥模块以及N个隔离型双向DC/DC模块;

各个所述隔离型双向DC/DC模块的第一直流端口均与公共直流电容并接,各个所述隔离型双向DC/DC模块的第二直流端口均与对应的所述H桥模块的直流端口连接;

第1至第N个H桥模块的交流端口依次级联,第1个H桥模块的交流端口的第一出线与所述第一电感的一端连接,所述第一电感的另一端与第N个H桥模块的交流端口的第二出线构成高压端口;

第k个H桥模块的交流端口的第一出线与第二电感的一端连接,所述第二电感的另一端与第N个H桥模块的交流端口的第二出线构成低压端口,其中2≤k≤N。

2.根据权利要求1所述的自耦电力电子变压器,其特征在于,所述隔离型双向DC/DC模块包括全控开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8,二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8,变压器T1以及电容C1;

全控开关管Q1的源极分别与全控开关管Q3的漏极、二极管D1的阳极以及二极管D3的阴极连接;

全控开关管Q2的源极分别与全控开关管Q4的漏极、二极管D2的阳极连接以及二极管D4的阴极连接,全控开关管Q2的漏极分别与全控开关管Q1的漏极、二极管D1的阴极连接;

全控开关管Q3的源极分别与二极管D3的阳极、全控开关管Q4的源极以及二极管D4的阳极连接;

变压器T1初级绕组的一端与全控开关管Q3的漏极连接,另一端与全控开关管Q4的漏极连接;

全控开关管Q5的源极分别与全控开关管Q7的漏极、二极管D5的阳极以及二极管D7的阴极连接;

全控开关管Q6的源极分别与全控开关管Q8的漏极、二极管D6的阳极以及二极管D8的阴极连接,全控开关管Q6的漏极分别与全控开关管Q5的漏极、二极管D5的阴极连接;

全控开关管Q7的源极分别与二极管D7的阳极、全控开关管Q8的源极以及二极管D8的阳极连接;

变压器T1次级绕组的一端与全控开关管Q7的漏极连接,另一端与全控开关管Q8的漏极连接;

电容C1的一端与全控开关管Q6的漏极连接,另一端与全控开关管Q8的源极连接;

全控开关管Q1的漏极以及全控开关管Q3的源极构成所述隔离型双向DC/DC模块的第一直流端口;全控开关管Q6的漏极以及全控开关管Q8的源极构成所述隔离型双向DC/DC模块的第二直流端口。

3.根据权利要求2所述的自耦电力电子变压器,其特征在于,所述全控开关管为MOSFET或IGBT。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的自耦电力电子变压器,其特征在于,所述H桥模块包括全控开关管Q9、Q10、Q11、Q12以及二极管D9、D10、D11、D12;

全控开关管Q9的源极分别与全控开关管Q11的漏极、二极管D9的阳极以及二极管D11的阴极连接;

全控开关管Q10的源极分别与全控开关管Q12的漏极、二极管D10的阳极连接以及二极管D12的阴极连接,全控开关管Q10的漏极分别与全控开关管Q9的漏极、二极管D9的阴极连接;

全控开关管Q11的源极分别与二极管D11的阳极、全控开关管Q12的源极以及二极管D12的阳极连接;

全控开关管Q9的漏极和全控开关管Q11的源极构成所述H桥模块的直流端口,全控开关管Q11的漏极和全控开关管Q12的漏极构成所述H桥模块的交流端口。

5.根据权利要求4所述的自耦电力电子变压器,其特征在于,所述全控开关管为MOSFET或IGBT。

6.一种权利要求1-5中任一项所述的自耦电力电子变压器的输出功率的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:

根据自耦电力电子变压器的输出功率目标值,计算所述自耦电力电子变压器中第1个H桥模块至第k-1个H桥模块交流端口基波电压向量之和,以及第k个H桥模块至第N个H桥模块交流端口基波电压向量之和;

根据所述1个H桥模块至第k-1个H桥模块交流端口基波电压向量之和对所述自耦电力电子变压器中第1个H桥模块至第k-1个H桥模块进行控制;根据所述第k个H桥模块至第N个H桥模块交流端口基波电压向量之和对所述自耦电力电子变压器中第k个H桥模块至第N个H桥模块进行控制。

7.根据权利要求6所述的自耦电力电子变压器的输出功率的控制方法,其特征在于,所述输出功率目标值包括所述自耦电力电子变压器的低压端口的输出无功功率目标值和输出有功功率目标值以及高压端口的输出无功功率目标值;所述计算所述自耦电力电子变压器中第1个H桥模块至第k-1个H桥模块交流端口基波电压向量之和,以及第k个H桥模块至第N个H桥模块交流端口基波电压向量之和的过程包括:

获取公共直流电容两端的电压实测值,根据公共直流电容两端的电压实测值与电压标准值的偏差,获得所述自耦电力电子变压器的高压端口的输出有功功率指令值;

根据所述自耦电力电子变压器的低压端口的输出无功功率目标值和输出有功功率目标值,获得所述自耦电力电子变压器中第k个H桥模块至第N个H桥模块交流端口基波电压向量之和;

根据自耦电力电子变压器的高压端口的输出无功功率目标值和所述输出有功功率指令值,获得自耦电力电子变压器中第1个H桥模块至第N个H桥模块交流端口基波电压向量之和;

根据所述自耦电力电子变压器中第k个H桥模块至第N个H桥模块交流端口基波电压向量之和,以及第1个H桥模块至第N个H桥模块交流端口基波电压向量之和,获得第1个H桥模块至第k-1个H桥模块交流端口基波电压向量之和。

8.根据权利要求7所述的自耦电力电子变压器的输出功率的控制方法,其特征在于,在获取公共直流电容两端的电压实测值之前,还包括如下步骤:

控制自耦电力电子变压器中各个隔离型双向DC/DC模块,使各个隔离型双向DC/DC模块的第二直流端口的电压稳定在相应的设定值。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的自耦电力电子变压器的输出功率的控制方法,其特征在于,计算所述自耦电力电子变压器的高压端口的输出有功功率指令值的过程包括:

对所述公共直流电容两端的电压实测值与电压标准值的偏差进行PI控制,获得所述自耦电力电子变压器的高压端口的输出有功功率指令值。

10.一种权利要求1-5中任一项所述的自耦电力电子变压器的输出功率的控制系统,其特征在于,包括:

计算模块,用于根据自耦电力电子变压器的输出功率目标值,计算所述自耦电力电子变压器中第1个H桥模块至第k-1个H桥模块交流端口基波电压向量之和,以及第k个H桥模块至第N个H桥模块交流端口基波电压向量之和;

控制模块,用于根据所述1个H桥模块至第k-1个H桥模块交流端口基波电压向量之和对所述自耦电力电子变压器中第1个H桥模块至第k-1个H桥模块进行控制;以及根据所述第k个H桥模块至第N个H桥模块交流端口基波电压向量之和对所述自耦电力电子变压器中第k个H桥模块至第N个H桥模块进行控制。

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