)实现电压等级变换和隔离作用，MFT的 漏抗需足够大，从而满足额定功率下所需要的原边和副边电压的相移。DAB输出端口为直流 电输出，可单独接入电动汽车充电粧，光伏系统，直流电源，直流储能系统等，也可以并联形 成直流母线，从而形成多端口输出。直流输出端可根据所需电压等级和输出容量自由串并 联，灵活适应不同应用场合。在直流母线接入DC/AC逆变器，可形成交流输出，为交流系统 供电。其中交流输出部分为三相全桥逆变器，直流侧由两个电容串联组成，分别为上级电容 和下级电容。功率电路为三相全桥逆变电路，经滤波后可接入配网。
[0047] 其工作原理为：高压交流电经级联H桥和子模块整流后，得到稳定的直流电压，实 现每个子模块的均衡充放电，达到电容电压的基本平衡，维持每级直流电压的恒定，并控制 高压侧交流电流谐波与功率因数。中间隔离级将子模块电容上的直流电压进行降压和隔 离，DAB拓扑结构中所有的功率器件都采用全控型器件，能实现功率流动无缝控制。有功 功率从相位角超前的单相全桥流动到相位角滞后的单相全桥，功率大小由相角差值和DAB 两端直流电压大小差值决定，通过闭环控制保持直流端口输出电压的稳定或传输功率的恒 定。从而，直流端口可作为电动汽车充电粧，光伏系统，直流电源，直流储能系统及直流负载 系统的接口，也可通过DC/AC逆变器将直流变成三相交流电，供给三相交流系统。
[0048] 其具体实施过程为：
[0049] (1)整流级
[0050] 整流级控制如所示，它由外环直流总电压调节器、内环电流控制器、子模块电压调 节器、锁相同步环节和触发脉冲生成等环节组成。内环电流控制器实现换流器交流侧电流 波形和相位的直接控制，以快速跟踪参考电流。外环直流总电压控制则根据系统级控制目 标实现定直流电压控制。子模块将各级总电压平均值作为电压参考值，通过反馈每级电容 电压，实时调节每个电容上电压均衡稳定，达到所有模块电压相同。锁相环节输出的相位信 号用于提供电压矢量定向控制和触发脉冲生成所需的基准相位。
[0051] (2)中间隔离级
[0052] DAB使用移相控制使低压侧直流电压达到指定值，如图5所示。首先，比较低压侧 直流电压与设定参考值，得到它们的差值，再由PI控制器得出DAB参考功率；同时采集DAB 副边电流，经过低通滤波器后与副边电压相乘求出DAB模块反馈功率，最后与DAB参考功率 求差值通过PI控制器调节各DAB模块移相角，从而达到控制低压侧功率的目的，当高压侧 系统发生不平衡时，低压侧系统仍然可以维持原有的平衡状态。
[0053] (3)输出级
[0054] 输出级中的直流端口直接从DAB副边接出，如电动汽车充电粧端口，控制方法采 用基于功率反馈的功率均衡控制策略，如上图5DAB移相控制所示。
[0055] 输出级中的交流端口由直流母线接DC/AC逆变器形成，交流输出通过电流内环和 电压外环双闭环控制，实现输出的恒频恒压，控制框图如图6所示。先将输出电压、电感电 流值经过DQ变换后分别得到输出电压与电感电流的d轴和q轴分量，然后将输出电压d、q 分量分别与参考电压相比较，误差信号经电压PI调节器后作为电流内环参考值。采用电流 内环无差拍控制，将电流参考值与电感电流d、q分量分别比较，所得误差信号经过电流内 环无差拍调节器后，得到d、q轴分量的输出波形。最后将输出波形经过DQ反变换得到调制 波，进行SPffM调制，产生脉冲驱动三相全桥电路，得到稳定的三相交流电压。电压外环电流 内环的双闭环控制方式中，电感电流内环能够快速抑制负载扰动影响，获得较好的系统动 态响应性能。电压外环可以改善输出电压波形，提高输出精度。
【主权项】
1. 一种多端口电力电子变压器，其特征在于：所述电力电子变压器拓扑结构包括整流 级和中间隔离级，整流级包括M个混合级联模块，所述混合级联模块包括一个H桥整流模块 和与之连接的n个子模块串联而成的模块，中间隔离级包括M*n个隔离模块；H桥整流模块 的输入端作为混合级联模块的输入端，所述H桥整流模块的输入端通过级联后接入电网， 所述H桥整流模块的输出端与所述n个子模块串联而成的模块的两个输入端连接，每个子 模块的输出端作为混合级联模块的输出端，每个子模块具有两个输出端，M*n个整流子模块 的输出端分别和与之相应的隔离模块的输入端连接；所述M*n个隔离模块的输出端均作为 电力电子变压器的直流输出端，直流输出端根据所需电压等级和输出容量串并联； 所述子模块包括半桥电路和电容，所述半桥电路与所述电容并联。2. 根据权利要求1所述的一种多端口电力电子变压器，其特征在于：还包括DC-AC逆 变器，所述的直流输出端并联形成直流母线，所述直流母线接入所述DC-AC逆变器直流侧， 所述的DC-AC逆变器交流侧连接低压交流电网。3. 根据权利要求2所述的一种多端口电力电子变压器，其特征在于：所述的DC-AC逆 变器包括全桥逆变电路和LC滤波电路，所述的逆变电路由储能电容和六个带反并联二极 管的IGBT构成，所述的储能电容包括上级电容和下级电容，上级电容和下级电容为串联关 系。4. 根据权利要求1所述的一种多端口电力电子变压器，其特征在于：电力电子变压器 的控制电路包括： 整流级第一控制电路，用于控制H桥整流模块； 整流级第二控制电路，用于控制整流级子模块； 中间隔离级第一功率计算电路，用于计算中间隔离级模块功率。5. 根据权利要求4所述的一种多端口电力电子变压器，其特征在于，所述整流级第一 控制电路包括： 总电压合成电路，计算整流级直流侧总电压tUoWr;并将;￡li&A输出给电压外环 k = \ k=1 PI控制器和所述的整流级第二控制电路； 参考电压放大电路，将各模块直流侧电压参考值U_ref放大n倍，并发送给电压外环PI控制器； PLL锁相环电路，用于获取瞬时电压Us的相位； 正弦发生电路，与所述PLL锁相环连接，用于根据PLL锁相环获取的Us相位，得到与Us同相的正弦信号Sinwt; 电压外环PI控制器，用于对直流侧总电压与n倍各子模块直流侧参考电压UdC_ref的 差值进行PI调节，得到高压交流电网侧电流参考值Is* ; 电流内环P控制器，用于对高压交流电网侧电流Is与高压交流电网侧电流参考值Is* 的差值进行P调节，得到级联H桥模块调制信号。6. 根据权利要求4所述的一种多端口电力电子变压器，其特征在于：所述整流级第二 控制电路包括： 除法电路，用于计算各子模块直流输出平均电压V_ref; PI控制器，用于对直流输出平均电压V_ref与各子模块直流输出电压Udcl、Udc2…Udcn的差值进行PI调节，得到各子模块调制信号。7.根据权利要求4所述的一种多端口电力电子变压器，其特征在于，所述中间隔离级 第一功率计算电路，包括： 低通滤波器LPF，用于将脉冲直流信号idl、id2-idn转变成连续直流信号功率计算单元，通过Uc〇分别与;相乘，计算出各个隔离级传输的功 率； 中间隔离级第一PI控制器，用于将低压侧直流输出电压Uco与低压侧直流输出电压参 考值的差值进行PI控制，得到中间隔离级传输的总功率参考值，将其除以n，即得到各中间 隔离级传输功率的参考值PMB; 中间隔离级第二PI控制器，用于将各个中间隔离级传输的功率PDAB1、PDAB2-PDAJ^ 中间隔离级传输功率的参考值P_的差值进行PI调节，得到各隔离模块移相控制角 ((>1、（p2 …
【专利摘要】本实用新型公开了一种多端口电力电子变压器，电力电子变压器包括整流级、中间隔离级，整流级由M个混合级联模块级联而成，混合级联模块包括H桥整流模块和n个子模块，H桥整流模块的输入端通过级联后接入电网，H桥整流模块的输出端与所述n个子模块串联后的模块的输入端连接，M*n个子模块的输出端分别与与之相应的隔离模块的输入端连接；M*n个隔离模块的输出端口都作为电力电子变压器的直流输出端口，直流输出端口根据所需电压等级和输出容量串并联。本实用新型特别适合于高压电变换到多端口低电压场合应用；能够满足相同直流端数量下，器件数量减少，大幅度节约成本；全模块化的结构使得容量拓展性好。
【IPC分类】H02J3/38, H02M1/10, H02M7/23
【公开号】CN204835971
【申请号】CN201520382653
【发明人】周柯, 涂春鸣, 蒙恩, 孟阳, 郑意, 肖凡, 刘鹏, 孙志媛, 楚红波, 刘默斯, 王晓明, 刘光时, 郭敏
【申请人】广西电网有限责任公司电力科学研究院, 湖南大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年6月4日