CN106655794B - 一种电力电子变压器及其控制方法 - Google Patents
一种电力电子变压器及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106655794B CN106655794B CN201611124272.8A CN201611124272A CN106655794B CN 106655794 B CN106655794 B CN 106655794B CN 201611124272 A CN201611124272 A CN 201611124272A CN 106655794 B CN106655794 B CN 106655794B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- submodule
- level
- electric power
- transformer
- parallel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 13
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
- H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
本发明涉及一种电力电子变压器及其控制方法，通过在三级型电力电子变压器的至少其中一级设置多个并联的子模块，根据直流***的输出功率确定子模块投入或切除的数量，该方法控制原理简单，在轻载时有效减小损耗，提升***的工作效率，提高变压器的使用寿命。该方法还根据设置的优先级别，实时统计***各功率子模块的累积运行时间，根据输出功率的需求按照累计运行时间的长短逐个投入或切除子模块，有效降低各功率模块平均运行时间，提升***投入或切除子模块时的电压稳定性。
Description
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种电力电子变压器及其控制方法。
背景技术
电力电子变压器又称为固态变压器、智能通用变压器、或柔性变压器，它是以电力电子变流技术和电磁感应技术为基础的新型变压器，彻底改变了传统变压器的***结构，在实现常规电力变压器电压等级变换、电气隔离和能量传递等基本功能的基础上，还可以实现双向潮流控制、电能质量控制等许多额外功能，是下一代智能电网建设的关键装备。
目前的电力电子变压器有多种拓扑结构，一般包含高压级、隔离级和低压级三个部分，其中高压级一般采用级联多电平的结构，隔离级一般采用多个DC/DC模块并联的结构。然而，目前这些电力电子变压器在不同负载下功率模块均处于工作模式，在实际应用中，配网中的负载波动较大，使得电力电子变压器轻载时产生的损耗大、效率低，制约电力电子变压器的实用化。
发明内容
本发明的目的是提供一种电力电子变压器及其控制方法，用于解决电力电子变压器轻载时产生的损耗大、效率低的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出一种电力电子变压器，包括五个变压器方案：
变压器方案一，所述电力电子变压器为三级型，包括整流级、隔离级和逆变级，至少其中一级包括两个以上并联的子模块。
变压器方案二，在变压器方案一的基础上，所述整流级包括两个以上的整流单元，每个整流单元包括并联的两个以上AC/DC子模块；所述隔离级包括输出端并联的两个以上的隔离单元，每个隔离单元包括并联的两个以上的DC/DC子模块；所述逆变级包括一个逆变单元，包括并联的两个以上的DC/AC子模块；整流单元之间的交流侧级联，每个整流单元直流侧分别连接对应的隔离单元，每个隔离单元的输出端并联后连接所述逆变单元。
变压器方案三，在变压器方案二的基础上，所述AC/DC子模块采用H桥或MMC电路拓扑。
变压器方案四，在变压器方案二的基础上，所述DC/DC子模块采用CLLC变换器拓扑、CLLLC变换器拓扑或者移相全桥电路拓扑。
变压器方案五，在变压器方案二的基础上，所述DC/AC子模块采用两电平或三电平电路拓扑。
为解决上述技术问题，本发明还提出一种电力电子变压器控制方法，包括五个方法方案：
方法方案一，所述电力电子变压器为三级型，包括整流级、隔离级和逆变级，至少其中一级包括两个以上并联的子模块；根据***输出功率确定所述子模块投入或切除的数量。
方法方案二，在方法方案一的基础上，所述子模块的投切方式包括逐个投入或切除。
方法方案三，在方法方案二的基础上，对于所述三级型中的两级或三级包括至少两个并联子模块的电力电子变压器，同步控制所述各级投入与切除子模块的数量。
方法方案四，在方法方案一、方法方案二或方法方案三的基础上，按照优先级别投入或切除所述子模块。
方法方案五，在方法方案四的基础上，所述优先级别按照所述子模块的累计运行状态确定，当投入子模块时，累计运行时间短的子模块优先投入，当切除子模块时，累计运行时间长的子模块优先切除。
本发明的有益效果是：本发明提出了一种三级型电力电子变压器，通过至少将其中一级设置多个并联的子模块，根据***输出功率确定子模块投入或切除的数量，该方法控制原理简单，在轻载时有效减小损耗，提升***的工作效率，提高变压器的使用寿命。
通过设置优先级别，实时统计***各功率子模块的累积运行时间，根据输出功率的需求按照累计运行时间的长短逐个投入或切除子模块，有效降低各功率模块平均运行时间，提升***投入或切除子模块时的电压稳定性。
附图说明
图1是电力电子变压器主回路及控制框架示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
本发明的一种电力电子变压器控制方法的实施例：
本发明的电力电子变压器为三级型，包括整流级、隔离级和逆变级，整流级作为输入端，包括两个以上的整流单元，每个整流单元包括并联的两个以上AC/DC子模块；隔离级包括输出端并联的两个以上的隔离单元，每个隔离单元包括并联的两个以上的DC/DC子模块；逆变级包括一个逆变单元，包括并联的两个以上的DC/AC子模块；整流单元之间的交流侧级联，每个整流单元直流侧分别连接对应的隔离单元，每个隔离单元的输出端并联后连接逆变单元。
例如，如图1所示的一种电力电子变压器控制***，包括三级型电力电子变压器和控制器，该电力电子变压器的三级均并联有多个子模块，即每个整流单元由两个以上AC/DC子模块并联而成，隔离单元由两个以上DC/DC子模块并联而成，逆变单元由两个以上DC/AC子模块并联而成。
控制器用于整流单元、隔离单元和逆变单元，该控制器分别实时统计整流器子模块、隔离变换器子模块及逆变器子模块的累积运行时间，根据输出功率的需求按照所述累计运行时间投入或切除AC/DC子模块、DC/DC子模块、DC/AC子模块；其中，累计运行时间短的AC/DC子模块、DC/DC子模块、DC/AC子模块优先投入，累计运行时间长的AC/DC子模块、DC/DC子模块、DC/AC子模块优先切除。
图1中，对于整流级，由m个整流单元级联实现，考虑功率需求，每个整流单元由n个AC/DC子模块并联组成，AC/DC子模块采用H桥或MMC电路拓扑。
对于隔离级，由m个隔离单元实现，每个隔离单元的输入端口通过并联一个电容连接相应整流单元的输出端。考虑功率需求及与整流单元的连接，每个隔离变换单元由p个DC/DC子模块并联组成，DC/DC子模块采用CLLC变换器拓扑、CLLLC变换器拓扑或者移相全桥电路拓扑。
对于输出级，因电压等级较低，不需要多个逆变单元进行并联，考虑功率需求，每个逆变单元由q个DC/AC子模块并联组成，其中，DC/AC子模块采用两电平或三电平电路拓扑。
上述各功率子模块均通过采样及控制接口与***中的控制器相连，***通过智能休眠控制技术，控制上述各功率子模块的投入或切除，实现变压器轻载时损耗的降低，具体控制方法如下：
1)当***输出功率逐渐增加时，投入并联的各子模块数目从1个逐渐增加至全部投入，反之，当整体输出功率减少时，逐步切除各功率子模块，使投入并联的各子模块数目从全部逐渐降低至1个；
2)控制器实时统计各子模块累积运行的时间，使累计运行时间短的子模块优先投入，累计运行时间长的子模块优先切除。
图1所示的是一种降压式单相电力电子变压器控制***，本发明的电力电子变压器控制***既可以是单相，也可以是三相，连接方式为图1中三个相同结构的单相电力电子变压器的高压侧和低压侧进行相应的星型或三角形连接。
本实施例中AC/DC子模块数量、DC/DC子模块数量及DC/AC子模块数量可以相同，也可以不同，但考虑控制***的功率需求，上述子模块的数量优选相同。
实施例中所述的电力电子变压器是三级(整流级、隔离级和逆变级)中每一级均由多个子模块并联的情况，也可以是其中一级或两级由多个子模块并联构成，控制器根据***输出功率的需求及子模块累计运行时间的长短，逐个投入/切除子模块。
本发明通过采用子模块的累计运行情况作为一种优先级别，实时统计***各功率子模块的累积运行时间，根据输出功率的需求按照累计运行时间的长短依次投入或切除AC/DC子模块、DC/DC子模块及DC/AC子模块，能够有效降低各功率模块平均运行时间，轻载时减小损耗、提高***效率及变压器的使用寿命。
Claims (8)
1.一种电力电子变压器控制方法，其特征在于，所述电力电子变压器为三级型，包括整流级、隔离级和逆变级，至少其中一级包括两个以上并联的子模块；根据***输出功率确定所述子模块投入或切除的数量；
按照优先级别投入或切除所述子模块，所述优先级别按照所述子模块的累计运行状态确定，当投入子模块时，累计运行时间短的子模块优先投入，当切除子模块时，累计运行时间长的子模块优先切除。
2.根据权利要求1所述的电力电子变压器控制方法，其特征在于，所述子模块的投切方式包括逐个投入或切除。
3.根据权利要求2所述的电力电子变压器控制方法，其特征在于，对于所述三级型中的两级或三级包括至少两个并联子模块的电力电子变压器，同步控制所述各级投入与切除子模块的数量。
4.一种采用权利要求1的电力电子变压器控制方法的电力电子变压器，其特征在于，所述电力电子变压器为三级型，包括整流级、隔离级和逆变级，至少其中一级包括两个以上并联的子模块。
5.根据权利要求4所述的电力电子变压器，其特征在于，所述整流级包括两个以上的整流单元，每个整流单元包括并联的两个以上AC/DC子模块；所述隔离级包括输出端并联的两个以上的隔离单元，每个隔离单元包括并联的两个以上的DC/DC子模块；所述逆变级包括一个逆变单元，包括并联的两个以上的DC/AC子模块；整流单元之间的交流侧级联，每个整流单元直流侧分别连接对应的隔离单元，每个隔离单元的输出端并联后连接所述逆变单元。
6.根据权利要求5所述的电力电子变压器，其特征在于，所述AC/DC子模块采用H桥或MMC电路拓扑。
7.根据权利要求5所述的电力电子变压器，其特征在于，所述DC/DC子模块采用CLLC变换器拓扑、CLLLC变换器拓扑或者移相全桥电路拓扑。
8.根据权利要求5所述的电力电子变压器，其特征在于，所述DC/AC子模块采用两电平或三电平电路拓扑。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611124272.8A CN106655794B (zh) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | 一种电力电子变压器及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611124272.8A CN106655794B (zh) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | 一种电力电子变压器及其控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106655794A CN106655794A (zh) | 2017-05-10 |
| CN106655794B true CN106655794B (zh) | 2019-02-01 |
Family
ID=58819691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201611124272.8A Active CN106655794B (zh) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | 一种电力电子变压器及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106655794B (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107171578B (zh) * | 2017-06-22 | 2019-07-30 | 中国科学院电工研究所 | 两级变换型交流-直流电力电子变压器 |
| CN108418413B (zh) * | 2018-01-12 | 2020-02-28 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 一种三相交错pfc控制方法及*** |
| CN110858754A (zh) * | 2018-08-24 | 2020-03-03 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种mmc型能量路由器的两级控制方法及*** |
| CN109088441B (zh) * | 2018-10-10 | 2021-06-29 | 广东电网有限责任公司 | 电力电子变压器并机最优负载功率分配计算方法及装置 |
| CN109245553B (zh) * | 2018-10-19 | 2020-06-02 | 华北电力大学 | 三级型模块化电力电子变压器交-交变换级调制方法 |
| CN111049183B (zh) * | 2019-12-25 | 2022-09-06 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 一种分体式电力电子变压器结构及其柔性投切控制方法 |
| CN111371116B (zh) * | 2020-02-19 | 2021-12-14 | 东南大学 | 一种基于混合型模块化多电平变换器的电力电子变压器 |
| EP4181381A4 (en) * | 2020-07-31 | 2023-08-09 | Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. | SOLID STATE TRANSFORMER AND POWER SUPPLY SYSTEM |
| CN115189550A (zh) | 2021-04-01 | 2022-10-14 | 台达电子企业管理（上海）有限公司 | 功率变换***的控制装置及其控制方法 |
| CN115189549A (zh) | 2021-04-01 | 2022-10-14 | 台达电子企业管理（上海）有限公司 | 分布式功率变换***的控制装置及其控制方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101707443B (zh) * | 2009-11-20 | 2013-05-08 | 中国电力科学研究院 | 一种新型电力电子变压器 |
| KR101307205B1 (ko) * | 2012-05-23 | 2013-09-11 | 주식회사 동아일렉콤 | 로드-쉐어링을 위한 전원 공급 장치 |
| CN104184356A (zh) * | 2014-08-18 | 2014-12-03 | 国家电网公司 | 一种三相电力电子变压器的功率模块组 |
| CN104362730A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-02-18 | 广东易事特电源股份有限公司 | 提升ups轻载性能的控制方法 |
| WO2016165720A1 (en) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | Vestas Wind Systems A/S | Fault tolerant wind turbine converter system |
-
2016
- 2016-12-08 CN CN201611124272.8A patent/CN106655794B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101707443B (zh) * | 2009-11-20 | 2013-05-08 | 中国电力科学研究院 | 一种新型电力电子变压器 |
| KR101307205B1 (ko) * | 2012-05-23 | 2013-09-11 | 주식회사 동아일렉콤 | 로드-쉐어링을 위한 전원 공급 장치 |
| CN104184356A (zh) * | 2014-08-18 | 2014-12-03 | 国家电网公司 | 一种三相电力电子变压器的功率模块组 |
| CN104362730A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-02-18 | 广东易事特电源股份有限公司 | 提升ups轻载性能的控制方法 |
| WO2016165720A1 (en) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | Vestas Wind Systems A/S | Fault tolerant wind turbine converter system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106655794A (zh) | 2017-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106655794B (zh) | 一种电力电子变压器及其控制方法 | |
| CN106877676B (zh) | 一种双向谐振变换电路、变换器及其控制方法 | |
| CN101621254B (zh) | 应用在配电网的电力电子变压器 | |
| CN107294407A (zh) | 一种ac‑dc变换*** | |
| CN103916041B (zh) | 级联储能变流器多链节冗余控制方法 | |
| CN103441691A (zh) | 一种谐振型电力电子变流器及变流器装置 | |
| CN206807298U (zh) | 一种双向谐振变换电路和变换器 | |
| CN106451406B (zh) | 一种用于连接两个直流配电***的柔性开关装置 | |
| CN104734548A (zh) | 一种光伏并网逆变器以及光伏并网逆变器的控制方法 | |
| CN106452099A (zh) | 三相级联变换器的新型接法及供电或负载故障时工作方式 | |
| Mansouri et al. | A review of single phase power factor correction AC-DC converters | |
| CN102005915B (zh) | 一种boost与buck集成的无桥单级pfc电路 | |
| CN103078287A (zh) | 具有statcom功能的直流大电流融冰装置 | |
| CN112952845B (zh) | 一种含有变压器隔离的低频输电***及其控制方法 | |
| CN104767218B (zh) | 一种直流潮流控制器 | |
| CN203896199U (zh) | 基于串并联型高压变频技术的大功率高效节能软熔电源 | |
| CN102263513B (zh) | 一种ac-dc隔离变换电路 | |
| CN109672346A (zh) | 电源转换单元及辅助电源*** | |
| CN203103884U (zh) | 具有statcom功能的直流大电流融冰装置 | |
| CN208890652U (zh) | 一种基于双有源桥dcdc变换器的新能源接口*** | |
| CN107171270B (zh) | 集约型融冰装置恒流、恒压模块化动态无功补偿部件 | |
| CN108270356A (zh) | 基于pwm/二极管混合整流结构的直流配电网能量路由器及其控制方法 | |
| CN204835920U (zh) | 单管以及多级单管高增益直流升压变换电路 | |
| CN209267459U (zh) | 电源转换单元及辅助电源*** | |
| CN112803824A (zh) | 一种交流调压装置及控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |