一种开绕组结构柔性环网控制器的制作方法

本发明属于电力电子，更具体地，涉及一种开绕组结构柔性环网控制器。

背景技术：

1、配电网处于电力系统的末端，直接面向电力用户，承担着分配电能、服务客户的重任。当前，配电网建设滞后、结构不合理、调控手段有限，制约了配电网运行控制的灵活性，造成了馈线负荷不均衡、供电恢复时间长等问题。另一方面，配电网内非线性、冲击性负荷比重的增加，以及新能源渗透率的不断提高，对配电网电能质量和供电可靠性的保障手段提出了更高要求。现有配电网正面临用电需求定制化和多样化、分布式电源接入规模化、潮流协调控制复杂化等多方面的巨大挑战。这些问题采用常规开关等传统调控手段难以同时得到有效解决。柔性环网控制器采用电力电子新技术，与常规开关相比，不仅具备通和断两种状态，而且增加了功率连续可控状态，兼具运行模式柔性切换、控制方式灵活多样等特点，可避免常规开关倒闸操作引起的供电中断、合环冲击等问题，还能缓解电压骤降、三相不平衡现象，促进馈线负载分配的均衡化和电能质量改善。

2、然而，通常柔性环网控制器采用的是全功率ac/dc/ac拓扑结构，装置成本高，且需要全功率流过，存在效率低的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种开绕组结构柔性环网控制器，旨在解决传统柔性环网控制器采用全功率ac/dc/ac拓扑结构，存在成本高、效率低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种开绕组结构柔性环网控制器，包括变压器、电力电子变换器和控制电路，其中，所述变压器的原边绕组包括共磁芯的主绕组和取能绕组，主绕组之间采用y形连接，与一端电网相连构成主电路，变压器的副边绕组之间采用y形连接，与另一端电网相连；所述取能绕组采用开绕组结构，所述取能绕组的两端与所述电力电子变换器的两输入端对应相连，所述电力电子变换器的输出端构成所述电力电子变换器的输出端串联连接至所述主电路；所述控制电路用于对所述电力电子变换器中的开关器件的pwm信号进行调制，控制所述电力电子变换器输出电压的幅值和相角，从而实现潮流调度。

3、本发明提供的开绕组柔性环网控制器，利用变压器和电力电子变换器结合，电力电子变换器仅处理主电路输入的一小部分功率，由于采用具有隔离作用的取能绕组供电，电力电子变换器的额定功率减小，使得本实施例提供的柔性环网控制器引入电力电子变换器在成本上相对于同类装置，成本较低；同时利用变压器取能绕组构成开绕组结构，可实现电力电子变换器串联，可有效提升其输出电压，提高系统效率。

4、在其中一个实施例中，所述电力电子器件包括两个背靠背连接的ac/dc/ac电路，每个ac/dc/ac电路均由两个电压源型变流器和一电容并联构成；

5、其中，所述取能绕组的两端对应连接一ac/dc/ac电路中的一电压源型变流器的交流端，两ac/dc/ac电路中的另一电压源型变流器的交流端相连构成所述电力电子变换器的输出端。

6、在其中一个实施例中，所述电力电子变换器由三个电压源型变流器和一电容并联构成；

7、其中，所述取能绕组的两端与其中两个电压源型变流器的交流端对应相连，所述其中两个电压源型变流器的直流端均与另一电压源型变换器的直流端相连，所述另一电压源型变换器的交流端构成所述电力电子变换器的输出端。

8、在其中一个实施例中，所述电力电子变换器由两个电压源型变流器、一电容、一二极管箝位式三电平变流器和两串联电容支路并联构成；

9、其中，所述取能绕组的两端与其中两个电压源型变流器的交流端对应相连，所述其中两个电压源型变流器的直流端分别与所述二极管箝位式三电平变流器的直流端相连，所述二极管箝位式三电平变流器的交流端构成所述电力电子变换器的输出端。

10、在其中一个实施例中，所述电力电子变换器包括两个背靠背连接的ac/dc/ac电路，每个ac/dc/ac电路均包括两个二极管箝位式三电平变流器和两串联电容支路并联构成；

11、其中，所述取能绕组的两端对应连接一ac/dc/ac电路中的一二极管箝位式三电平变流器的交流端，两ac/dc/ac电路中的另一二极管箝位式三电平变流器的交流端相连构成整个电力电子变换器的输出端。

12、在其中一个实施例中，每个电压源型变流器中的开关器件均采用一绝缘栅双极型晶体管和一二极管反并联构成。

13、在其中一个实施例中，每个二极管箝位式三电平变流器中的开关器件均采用一绝缘栅双极型晶体管和一二极管反并联构成。

技术特征：

1.一种开绕组结构柔性环网控制器，其特征在于，包括变压器、电力电子变换器和控制电路，其中，所述变压器的原边绕组包括共磁芯的主绕组和取能绕组，主绕组之间采用y形连接，与一端电网相连构成主电路，变压器的副边绕组之间采用y形连接，与另一端电网相连；所述取能绕组采用开绕组结构，所述取能绕组的两端与所述电力电子变换器的两输入端对应相连，所述电力电子变换器的输出端构成所述电力电子变换器的输出端串联连接至所述主电路；所述控制电路用于对所述电力电子变换器中的开关器件的pwm信号进行调制，控制所述电力电子变换器输出电压的幅值和相角，从而实现潮流调度。

2.根据权利要求1所述的开绕组结构柔性环网控制器，其特征在于，所述电力电子器件包括两个背靠背连接的ac/dc/ac电路，每个ac/dc/ac电路均由两个电压源型变流器和一电容并联构成；

3.根据权利要求1所述的开绕组结构柔性环网控制器，其特征在于，所述电力电子变换器由三个电压源型变流器和一电容并联构成；

4.根据权利要求1所述的开绕组结构柔性环网控制器，其特征在于，所述电力电子变换器由两个电压源型变流器、一电容、一二极管箝位式三电平变流器和两串联电容支路并联构成；

5.根据权利要求1所述的开绕组结构柔性环网控制器，其特征在于，所述电力电子变换器包括两个背靠背连接的ac/dc/ac电路，每个ac/dc/ac电路均包括两个二极管箝位式三电平变流器和两串联电容支路并联构成；

6.根据权利要求3或4所述的开绕组结构柔性环网控制器，其特征在于，每个电压源型变流器中的开关器件均采用一绝缘栅双极型晶体管和一二极管反并联构成。

7.根据权利要求4或5所述的开绕组结构柔性环网控制器，其特征在于，每个二极管箝位式三电平变流器中的开关器件均采用一绝缘栅双极型晶体管和一二极管反并联构成。

技术总结
本发明公开了一种开绕组结构柔性环网控制器，包括变压器、电力电子变换器和控制电路，其中，变压器的原边绕组包括共磁芯的主绕组和取能绕组，主绕组之间采用Y形连接，与一端电网相连构成主电路，变压器的副边绕组之间采用Y形连接，与另一端电网相连；取能绕组采用开绕组机构，取能绕组的两端与电力电子变换器的两输入端对应相连，电力电子变换器的输出端构成所述电力电子变换器的输出端串联连接至主电路；控制电路用于对电力电子变换器中的开关器件的PWM信号进行调制，控制电力电子变换器输出电压的幅值和相角，从而实现潮流调度。本发明能有效解决传统柔性环网控制器采用全功率AC/DC/AC拓扑结构，存在成本高、效率低的问题。

技术研发人员：贺伟,韩涛,朱梅生,孙玉华,韦统振,尹靖元
受保护的技术使用者：三峡电能有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13