[发明专利]电力电子变压器的控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种电力电子变压器的控制方法和装置。

背景技术

变压器自19世纪被发明以来，已成为电力系统最基本和最重要的组成设备之一，被广泛地用于配电系统，实现电压等级变换和隔离。但传统变压器存在诸多缺点：(1)体积巨大，且随着电压等级的提高，变压器的体积和重量急剧增加；(2)对电能质量敏感，接不控整流等非线性负荷时，产生的畸变电流会通过变压器的耦合作用而进入到电网中，使母线电网受到污染，造成供电质量下降；(3)负荷侧发生接地短路故障时，传统变压器不能有效地隔离故障，致使故障范围扩大；(4)需要专门的继电保护装置进行保护，变压器铁芯饱和时，容易产生较大的励磁涌流，给电力系统带来危害；(5)变压器空载损耗较大，过负荷时容易造成输出电压的下降；(6)功能单一，没有电压调节、功率因数校正和功率潮流控制等功能，无法满足智能电网建设的需求。

模块级联型电力电子变压器(PET)是近年来随着大功率电力电子技术的发展而逐步发展起来的新型电力变压器，它能克服传统变压器的缺点，并利用电力电子变流器和高频变压器的优点。如图1所示，为一种典型的电力电子变压器的结构示意图，包括输入级、隔离级和输出级，其中输入级连接配网，输入级中的每一相均有多个整流模块组成，每一个整流模块由两个IGBT桥并联而成；输出级连接微网，由三个IGBT桥级联而成，每一个IGBT桥对应于一相。通过对IGBT进行控制，能够调节输出的电能的质量。

现有技术中的控制方法一般为锁相控制，在锁相配网电压以及微源电压频率、相位的过程中，因电压质量问题和锁相环本身带来的误差容易造成锁相失败，导致对电网的控制失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力电子变压器的控制装置，以在无锁相的情况下完成对电力电子变压器的控制，从根本上避免因锁相失败导致的对电网的控制失败。

为了达到上述目的，本发明还提供了一种电力电子变压器的控制装置，包括：采集模块、第一计算模块、第二计算模块和PWM调制模块；

所述采集模块的输出端与所述第二计算模块的输入端相连，用于针对三相电压中的每一相d，采集在第一时刻的配网电压u_dα以及在第一时刻的预设时间段T之后的第二时刻的配网电压u_dβ，并将采集到的配网电压u_dα和配网电压u_dβ输入到所述第二计算模块的输入端；其中，所述T＝1/(4f)；f为电网的频率；

所述第一计算模块的输出端与所述第二计算模块的输入端相连，用于针对三相电压中的每一相d，计算d相的有功功率指令值并输出到所述第二计算模块输入端；

所述第二计算模块与所述PWM调制模块的输入端相连，用于针对三相电压中的每一相d，根据如下公式计算指令电流并输出到PWM调制模块：

所述PWM调制模块，用于针对三相电压中的每一相d，根据指令电流对d相的输入级整流模块进行闭环控制。

进一步的，

所述第一计算模块包括：第一计算电路、第二计算电路，第三计算电路和多个PI控制器；其中，

所述第一计算电路的输出端与所述第二计算电路的输入端相连，用于针对三相电压中的每一相d，计算在该相的直流侧电压总和并输出到所述第二计算电路的输入端；其中U_dc,d,m为采样得到的d相的第m级输入级整流模块的直流侧电压，n为d相下所包含的输入级的个数；

所述第二计算电路的输出端与所述各相对应的PI控制器的输入端相连，用于针对三相电压中的每一相d，计算与d相对应的预设直流侧电压理论整定值的差值，并输入到d相对应的PI控制器；

所述第三计算电路的输入端与各个PI控制器的输出端相连，用于针对三相电压中的每一相d，将d相PI控制器的输出结果与的乘积作为d相的有功功率指令值输出到所述第二计算模块输入端。

进一步的，

所述PWM调制模块包括：采样电路、第四计算电路、多个准PR控制电路、第五计算电路和SVPWM电路；其中，

所述采样电路的输出端与所述第四计算电路相连，用于针对三相电压中的每一相d，采样d相输入电流实际值i_d并输出到第四计算电路中；

所述第四计算电路的输出端与各个准PR控制电路的输入端相连，用于针对三相电压中的每一相d，计算d相电流指令值与实际值i_d的差并输出到d相对应的准PR控制器中；