[发明专利]一种固态变压器、控制方法及装置

说明书

本发明公开一种固态变压器、控制方法及装置。其中，所述固态变压器包括：两个三相‑单相矩阵变换器和一个高频变压器，两个三相‑单相矩阵变换器通过高频变压器耦合连接，且关于高频变压器对称布置；每个三相‑单相矩阵变换器包括三相六桥臂，每相的上下两桥臂并联，每个桥臂由两个电流方向相反的绝缘栅双极型晶体管器件串联构成；源网侧电网和负载侧电网分别通过滤波电感与一个三相‑单相矩阵变换器的每相连接，与源网侧电网相连的三相‑单相矩阵变换器的每相并联有滤波电容。所述控制方法及装置用于控制固态变压器。本发明提供的固态变压器、控制方法及装置，实现对电网间的功率交换控制和功率流向控制。

技术领域

本发明涉及输变电技术领域，具体涉及一种固态变压器、控制方法及装置。

背景技术

近年来由于电力电子器件的飞速发展使得电力电子技术在电力系统中的应用成为可能，近年来所提出固态变压器(Solid State Transformer，以下简称SST)相对于传统无源变压器来说是一种新兴技术。

传统无源变压器由于无源电磁原件的存在而缺乏可控性，因此需要一些电力电子器件，如柔性交流输电系统来解决电压骤降骤升、无功补偿、频率波动等电能质量问题。现有技术采用传统无源变压器进行两个电网间的能量交换，其不能直接对变压器进行控制，需通过对变压器一次、二次侧的功率转换器分别进行电压与频率的控制，实现相应的功能，并且功率是单向流动的，即电能是从一次侧传输到二次侧或者由二次侧传输到一次侧。

因此，如何提出一种固态变压器及其控制方法，能够实现对两个不同等级电网的功率控制和功率双向流动成为业界亟待解决的重要课题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种固态变压器、控制方法及装置。

一方面，本发明提出一种固态变压器，包括：

两个三相-单相矩阵变换器和一个高频变压器，所述两个三相-单相矩阵变换器通过所述高频变压器耦合连接，且关于所述高频变压器对称设置；

每个三相-单相矩阵变换器包括三相六桥臂，每相的上下两桥臂并联，每个桥臂由两个电流方向相反的绝缘栅双极型晶体管器件串联构成；

源网侧电网和负载侧电网分别通过滤波电感与一个所述三相-单相矩阵变换器的每相连接，与所述源网侧电网相连的所述三相-单相矩阵变换器的每相并联有滤波电容。

另一方面，本发明提供一种用于控制上述实施例固态变压器的方法，所述方法包括：

获取负载侧电网的电流和电压；

根据所述电压通过锁相环获得参考相位角；

根据所述电流和所述参考相位角，通过ABC-dq坐标变换获得所述电流在dq坐标下的电流直轴分量和电流交轴分量；

根据所述电压和所述参考相位角，通过ABC-dq坐标变换获得所述电压在dq坐标下的电压直轴分量，并根据所述电压直轴分量和预设功率，获得电流直轴参考值，并将电流交轴参考值设为0；其中，若所述预设功率为正值，则功率正向流动，否则功率反向流动；

根据所述电流直轴参考值减去所述电流直轴分量的差值，以及所述电流交轴参考值减去所述电流交轴分量的差值，分别通过PI调节器获得电流直轴输出值和电流交轴输出值；

将所述电流直轴输出值和电流交轴输出值进行dq-ABC坐标变换，获得三相正弦调制波，并将所述三相正弦调制波进行空间矢量脉冲调制，获得开关管驱动信号以控制绝缘栅双极型晶体管器件动作。

再一方面，本发明提供一种固态变压器的控制装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取负载侧电网的电流和电压；

第一计算单元，用于根据所述电压通过锁相环获得参考相位角；