[发明专利]三级型交直流电力电子变压器直流母线电容预充电方法

说明书

一种三级型交直流电力电子变压器直流母线电容预充电方法，在充电过程中，首先断开设备与交直流配电网的连接，在不同控制周期内，高压侧各相变换器轮换选择投入相应数量的功率模块PM，使其同时输出50％占空比的高频方波电压，且低压直流侧各相变换器SM输出同频同相方波电压，然后在低压侧通过控制辅助充电设备，经由电容C_LFB与变压器漏感L_r所形成的谐振网络为高、低压侧直流母线电容进行充电。本发明可有效降低充电过程中系统的电流冲击，同时可使高、低压侧直流母线电容电压均升至额定工况运行值，从而减小设备在并网时的交流侧电流冲击。

技术领域

本发明涉及一种交直流电力电子变压器直流母线电容预充电方法。

背景技术

未来智能电网要求电气设备智能化和电气性能优越化，如高供电质量、便于可再生能源发电接入等。配电网是电网的重要组成部分，在配电网中，配电变压器是应用最普遍的一类设备，我国配电变压器的年产量约占所有变压器年产量的1/3。因此，配电变压器的性能关乎未来智能电网的性能，而传统变压器远满足不了未来智能电网的高供电质量和智能化的要求。

电力电子变压器也称固态变压器或能量路由器，与传统变压器相比，电力电子变压器不仅具有电压等级变换和电气隔离功能，而且能够实现潮流双向流动、电能质量控制、装置自动保护、不同电压等级的交直流端口能量双向流动。因此，电力电子变压器是智能电网、能源互联网及未来交直流互联电网的重要组成部分，承担着未来电网电能变换和处理的任务。

目前，已在10kV或者更高电压等级应用的交直流电力电子变压器，从交流输入到直流输出经过多级电能变化单元，严重影响了系统运行效率，同时众多的电能变换器导致系统结构复杂，造价高且可靠性低。为解决上述问题，专利CN108092518A和CN107171578A，提出一种三级型交直流电力电子变压器，该类变换器从交流输入到直流输出所需电能变换单元级数少，且功率密度较高。

电力电子变压器在正常运行前，首先需要对高、低压侧直流母线电容进行充电，现有的充电方法可利用高压交流电网为直流母线电容充电，如专利CN 108696165A,CN103973094B，操作实施较为方便，且技术相对成熟，但无法将母线电容电压充至额定值，且需要高压等级的充电电阻和断路器，另外，充电电阻和断路器体积庞大价格昂贵，同时从高压侧的预充电操作也增加了充电过程中的危险性。对于三级型交直流电力电子变压器，利用高压交流电网充电的方法依然存在母线电容电压无法充至额定值、充电设备体积大价格高、危险性大等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺点，提出一种适用于三级型交直流电力电子变压器直流母线电容预充电方法。本发明在低压侧利用充电辅助电路来为各级直流母线电容充电，控制方式相对简单，且高压侧和低压侧直流母线电容电压能够均衡充至额定值。

应用本发明的三级型交直流电力电子变压器第一高频隔离变压器TF₁，第二高频隔离变压器TF₂和第三高频隔离变压器TF₃为界，分为高压交流和低压直流两部分，和外接三相高压交流电网A，B和C相电气连接的部分为高压侧，和低压直流P和N端电气连接的部分为低压侧。所述的第一高频隔离变压器TF₁，第二高频隔离变压器TF₂和第三高频隔离变压器TF₃结构相同，参数相同。