[发明专利]一种大规模直流变压器的分布式控制方法

说明书

本发明公开了一种大规模直流变压器的分布式控制方法，所述大规模直流变压器包括多个双有源全桥DC‑DC变换器模块，其中，多个所述双有源全桥DC‑DC变换器模块之间输入串联、输出并联，所述控制方法包括以下步骤：控制各个所述双有源全桥DC‑DC变换器模块为恒电压变比模式，获取各个所述双有源全桥DC‑DC变换器模块的输入电压U_dci和直流变压器的输出电压U_o；根据所述输入电压U_dci和输出电压U_o，计算各个双有源全桥DC‑DC变换；计算各个所述双有源全桥DC‑DC变换器模块的相移量D_i；将所述相移量D_i转换为驱动脉冲作用于所述直流变压器。本发明大大增强了系统的可靠性、灵活性以及模块化程度；同时可以使得直流变压器像交流变压器一样实现自动的两端电压调节和双向的能量传输。

技术领域

本发明属于直流变压器技术领域，特别涉及一种大规模直流变压器的分布式控制方法。

背景技术

在柔性直流配电系统中，直流变压器是实现中压直流配电网与低压直流微网之间电压匹配、电气隔离、双向能量传输以及电压调节的关键设备。直流变压器的种类繁多，通常包括：串并联组合型直流变压器、模块化多电平直流变压器、谐振型直流变压器以及多电平钳位型直流变压器等。在方案选择中，通常根据应用场合和实际的电压及功率等级需求进行取舍。在柔性直流配电系统应用中，输入串联输出并联型的直流变压器由于其高度的模块化结构、灵活的扩展性以及两端口耐压/耐流特性等而被视为最为理想的直流变压器拓扑。

对于输入串联输出并联型的直流变压器，基本功率单元的选择至关重要。为了同时满足电气隔离、双向能量传输、高功率密度以及高效率等实际应用需求，双有源全桥DC-DC变换器成直流变压器基本功率单元的首选。而对于以双有源桥为基本功率单元的输入串联输出并联型直流变压器，输入均压/输出均流是其基本的运行要求。针对这一目的，很多先进的控制方法已被报道：包括典型的三环控制、解耦控制、无互联输入均压控制以及下垂控制等。然而，这些控制方法的相关研究主要集中在直流变压器单向运行的工况下，此时直流变压器仅仅控制一端电压和单向的功率流动；而在柔性直流配电系统中，由于存在多种运行场景，因而两端的电压控制以及双向的功率传输必不可少。

但是，如果将现有的应用于输入串联输出并联型直流变压器的均压/均流方法直接应用于柔性直流配电系统中的直流变压器以实现两端的电压控制以及双向的能量传输，这就需要一个主控制器以监测系统的运行状态去实现不同运行场景下的算法切换，这不仅增加了控制系统的复杂程度，而且由于其较长的切换时间会造成母线电压较大的电压波动。同时，一旦控制系统的主控制器发生故障，直流变压器的稳定运行就会受到影响甚至中断，这使得系统的稳定性、灵活性以及模块化程度等大大降低。因此，对于存在频繁运行模式切换的柔性直流配电系统中的直流变压器，其能具有像交流变压器一样的两端电压调节以及双向能量传输能力是至关重要的。

发明内容

针对上述问题，本发明针对柔性直流配电系统中以双有源全桥DC-DC变换器为基本功率单元的输入串联输出并联直流变压器，提供一种能够实现双端的电压调节和双向的功率流动的类交流变压器的直流变压器分布式控制方法。

一种大规模直流变压器的分布式控制方法，所述的大规模直流变压器包括多个双有源全桥DC-DC变换器模块，其中，多个所述双有源全桥DC-DC变换器模块之间输入串联、输出并联，所述控制方法包括以下步骤：

S1：控制各个所述双有源全桥DC-DC变换器模块为恒电压变比模式，获取各个所述双有源全桥DC-DC变换器模块的输入电压U_dci和直流变压器的输出电压U_o；

S2：根据所述输入电压U_dci和输出电压U_o，计算各个双有源全桥DC-DC变换器模块的电压变比k_i