一种电力电子变压器启动控制方法与流程

本发明属于电力电子控制技术领域，具体涉及一种10kv交流/750v直流电力电子变压器启动控制方法。

背景技术：

电力电子变压器启动可以从交流侧和直流侧启动，但是对于10kv交流/750v直流电力电子变压器来说从10kv交流侧启动级联h桥并不方便，需要在交流侧配置10kv电阻和10kv接触器，增大了设备成本。而当750v直流配电网尚未建立时，从直流侧启动需要增加辅助充电电路，充电电路的顺控流程控制不当可能会造成电力电子变压器无法正常启动或者冲击电流过大烧毁电路等问题，因此如何配合充电电路、电力电子变压器开关和解锁顺序制定电力电子变压器启动控制顺序流程是目前实现电力电子变压器通过充电电路启动的技术难点。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出一种电力电子变压器启动控制方法，实现通过辅助充电电路顺利启动直流侧电力电子变压器。

本发明采用如下技术方案，一种电力电子变压器启动控制方法，包括并联于电力电子变压器直流侧的启动电路，所述启动电路包括：充电电路机械开关、三相不控整流器、三相调压器、启动电阻、启动电阻旁路开关和配电柜电源，所述启动电路拓扑结构由三相不控整流器、充电电路机械开关、三相调压器和启动电阻依次串联至配电柜电源处，启动电阻旁路开关和启动电阻并联；

电力电子变压器启动控制方法包括以下步骤：

s1：电力电子变压器拓扑中的dab电路解锁；

s2：充电电路机械开关合闸；

s3：启动电阻旁路开关合闸；

s4：交流侧开关合闸；

s5：电力电子变压器拓扑中的h桥解锁；

s6:断开充电电路机械开关；

s7：断开启动电阻旁路开关；

s8：直流侧的直流机械开关合闸；

s9：直流侧的直流固态开关合闸。

优选地，所述步骤s1中dab电路解锁信号为50％占空比pwm调制波。

优选地，所述步骤s3中待充电电路机械开关处电压达到设定值后，启动电阻旁路开关合闸。

优选地，所述步骤s5中h桥解锁信号为经过载波移相处理后的正弦调制波。

优选地，所述充电电路机械开关的耐压值u的选取方法为，耐压值u满足三相不控整流桥的输出电压小于直流端口电压。

优选地，所述启动电阻r的取值范围为5ω至50ω。

优选地，所述设定值的选取与充电电路机械开关耐压值u相关，具体设定值为u减去设定阈值，所述阈值为20v。

发明所达到的有益效果：本发明是一种电力电子变压器启动控制方法，实现通过辅助充电电路顺利启动直流侧电力电子变压器。本发明将直流侧母线电压均分(两套辅助充电电路，+750v和-750v分别独立解耦运行)，扩大供电电压等级，并形成双极性直流供电，能实现能量双向流动，并保证双极直流电压平衡，以及有效、可靠的运行；本发明提出的电力电子变压器启动顺序控制流程为电力电子变压器安全稳定启动提供可靠保障；

附图说明

图1是本发明实施例的一种电力电子变压器启动控制方法流程图；

图2是本发明实施例的一种电力电子变压器及其启动电路拓扑结构示意图；

图3为dab电路拓扑图；

图4为h桥电路拓扑图；

图5为直流固态开关电路拓扑图。

具体实施方式

下面根据附图并结合实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。

图1是本发明实施例的一种10kv交流/750v直流的电力电子变压器启动控制方法流程图；图2是本发明实施例的一种10kv交流/750v直流的电力电子变压器及其启动电路拓扑结构示意图。图2中的电力电子变压器为常见拓扑结构，此处不展开描述。

一种电力电子变压器启动控制方法，包括并联于电力电子变压器750v直流侧的启动电路(即图中的阀塔充电电路)，所述启动电路包括：充电电路机械开关k4(或充电电路机械开关k4’，图中为两套阀塔充电电路，+750v和-750v分别独立解耦运行)、三相不控整流器、三相调压器、启动电阻、启动电阻旁路开关k5和配电柜电源，所述启动电路拓扑结构由三相不控整流器、充电电路机械开关k4(或充电电路机械开关k4’，图中为两套辅助充电电路，+750v和-750v分别独立解耦运行)、三相调压器和启动电阻依次串联至配电柜电源处，启动电阻旁路开关k5和启动电阻并联；

本实施例中仅以+750v阀塔启动为例进行阐述。

所述充电电路机械开关k4的耐压值u的选取方法为，耐压值u满足三相不控整流桥的输出电压(即)略小于直流端口电压，本实施例中耐压值u设定为500v，最多升压至707v，小于750v直流端口电压，一般开关耐压值为380v，本实施中充电电路机械开关k4耐压值为500v。

所述启动电阻r的取值范围为5ω至50ω。

本实施例中启动电阻r为10ω，充电电路机械开关k4耐压值为500v，三相调压器为500v/380v，启动电阻旁路开关k5耐压值为380v，配电柜电源为三相380v电源。

电力电子变压器启动控制方法包括以下步骤：

s1：电力电子变压器拓扑中的双向全桥直流变换器(dual-active-bridge,dab)解锁；dab拓扑结构图如图3所示，dab中核心设备高频变压器两边分别是一个h桥，作用分别为将直流逆变为高频电压和将高频电压整流成低压侧直流。

作为一种较佳的实施例，所述步骤s1中dab解锁信号为50％占空比pwm调制波，图2中dab中v1、v4、v5、v8解锁信号是同一组50％占空比的脉冲，v2、v3、v6、v7解锁信号与v1、v4、v5、v8解锁信号脉冲相反。

s2：充电电路机械开关k4合闸(如果是-750v阀塔启动，则充电电路机械开关k4’合闸，同理，以下步骤中的充电充电电路机械开关k4替换为充电电路机械开关k4’)；

s3：启动电阻旁路开关k5合闸；

作为一种较佳的实施例，所述步骤s3中待充电电路机械开关k4处电压达到设定值后，启动电阻旁路开关k5合闸。

所述设定值的选取与充电电路机械开关k4耐压值u相关，本实施例中具体设定值为u减去设定阈值，所述阈值为20v，这是由于一般20v之内电压差带来的冲击电流设备本身可以接受。

s4：10kv交流侧开关合闸k1；

s5：电力电子变压器拓扑中的h桥解锁；h桥拓扑结构图如图4所示，h桥为电力电子变压器功率子模块中最简单的结构，其作用为通过级联h桥将高压交流电变换成直流。

作为一种较佳的实施例，所述步骤s5中h桥解锁信号为经过载波移相处理后的正弦调制波。

s6:断开充电电路机械开关k4；

s7：断开启动电阻旁路开关k5；

s8：750v直流侧的直流机械开关k3合闸；

s9：750v直流侧的直流固态开关k2合闸。直流固态开关拓扑图如图5所示。固态开关采用igbt作为电力电子开关，具备故障快速隔离功能，50us内可以断开直流端口。

需要说明的是图3、图4和图5的拓扑均为本领域现有技术，此处不再赘述。

控制原理为：首先在直流侧，利用启动电阻将直流侧电压升高至10kv侧交流开关直接打开无冲击的设定值，然后利用10kv侧h桥解锁完成整机启动。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；应当指出：对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。