[发明专利]电力电子变压器系统、变压器及其故障穿越控制方法

权利要求书

1.一种电力电子变压器，其特征在于，包括：

多个模组，每个模组包括依次连接的高压半桥模块和双向直流变换单元，其中，半桥模块的高压侧串联设有第一电感，高压半桥模块包括高压上臂支路和高压下臂支路，高压上臂支路和高压下臂支路连接，该高压下臂支路作为模组的高压侧；各模组的高压半桥模块的高压侧并联有旁路开关；

双向直流变换单元包括依次连接的原边半导体换流单元、原边谐振网络、变压器、副边谐振网络和副边半导体换流单元，该副边半导体换流单元处于模组的低压侧；

还包括自阻断模块，与各模组的低压侧并联，该自阻断模块包括低压半桥模块，所述低压半桥模块包括低压上臂支路和低压下臂支路，低压下臂支路用于连接低压侧直流电网，低压上臂支路和低压下臂支路连接成的总支路与所述各模组的低压侧并联；

当某个模组发生故障时，进行的故障自切除方法为：

1)控制系统立即封锁故障模组的所有开关管的驱动脉冲；

2)下发故障模组的旁路开关闭合命令，切除故障模组；

3)控制系统根据目前运行模组总数及故障模组的位置重新计算载波1～N的移相角，且进行移相角切换；

载波的移相角计算原则为：

a)无模组发生故障时，N个载波相位依次互差360°/N；

b)有模组发生故障时，故障模组的载波移相角别分配到下一个相邻的无故障模组，故障模组的所有驱动脉冲被封锁，并通过旁路开关旁路后退出运行；对实时运行的模组顺序编号；

定义模组运行数组A_Run[N]并赋初值；定义模组移相角度数组A_Theta[N]并赋初值；运行过程中实时检测每个模组故障信息，根据有无故障对模组运行数组中元素的值进行更新，更新方式为：该模组运行数组的元素A_Run[i]表示的含义为：A_Run[i]表示模组运行数组中的第i个元素，i＝0,1,2,…,N-1；根据模组运行数组元素数值实时计算运行模组总数Run_Num：根据模组运行总数Run_Num和模组运行数组中元素A_Run[i]，计算各模组的载波移相角，载波移相角A_Theta[i]为：

2.根据权利要求1所述的电力电子变压器，其特征在于，由两个以上模组构成的电力电子变压器，其各模组的高压侧串联、低压侧并联。

3.根据权利要求2所述的电力电子变压器，其特征在于，串联模组的高压侧的正负极之间连接有高压侧吸收回路；低压下臂支路与低压侧直流电网之间设有第二电感，所述自阻断模块中低压半桥模块输出端的正负极之间连接有低压侧吸收回路。

4.根据权利要求3所述的电力电子变压器，其特征在于，低压侧吸收回路包括并联的第一吸收回路和第二吸收回路，第一吸收回路上设置有第一电阻、第一电容；第二吸收回路上设置有第二电阻、第二电容和二极管。

5.一种应用于权利要求1所述的电力电子变压器的故障穿越控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

当高压侧直流电网发生短路故障时，控制高压半桥模块和低压半桥模块的开关管关断；当高压侧直流电网中的短路故障清除后，控制高压半桥模块的相应开关管正常运行，控制低压半桥模块中的低压上臂支路导通、低压下臂支路关断。

6.一种应用于权利要求1所述的电力电子变压器的故障穿越控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

当低压侧直流电网发生短路故障时，控制高压半桥模块的上开关管导通、下开关管关断，对低压半桥模块的开关管采用电压外环电流内环控制使电力电子变压器的低压侧直流电压稳定在设定的直流电压指令值；

当低压侧直流电网中的短路故障清除后，控制低压半桥模块的上开关管导通、下开关管关断，控制高压半桥模块的相应开关管正常运行。

7.一种电力电子变压器系统，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的电力电子变压器，以及连接电力电子变压器中开关管的控制器，该控制器用于：

在高压侧直流电网发生短路故障时，控制高压半桥模块和低压半桥模块的开关管关断；当高压侧直流电网中的短路故障清除后，控制高压半桥模块的相应开关管正常运行，控制低压半桥模块中的低压上臂支路导通、低压下臂支路关断。

8.一种电力电子变压器系统，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的电力电子变压器，以及连接电力电子变压器中开关管的控制器，该控制器用于：

在低压侧直流电网发生短路故障时，控制高压半桥模块的上开关管导通、下开关管关断，对低压半桥模块的开关管采用电压外环电流内环控制使电力电子变压器的低压侧直流电压稳定在设定的直流电压指令值；当低压侧直流电网中的短路故障清除后，控制低压半桥模块的上开关管导通、下开关管关断，控制高压半桥模块的相应开关管正常运行。