[发明专利]一种故障工况下不间断运行的固态变压器及其调控方法

权利要求书

1.一种故障工况下不间断运行的固态变压器，其特征在于，包括：互联的MMC子模块单元SM以及IBDC单元；还包括：中压直流端口、中压交流端口、低压直流端口以及低压交流端口；

所述IBDC单元的调制单元依次包括：比例放大器、比例积分控制器以及方波调制器；其中，

所述比例放大器的输入信号为固态变压器的所有子模块的电容电压的平均值与固态变压器的任一子模块的电容电压的差值，输出信号为附加参考信号；

所述比例积分控制器的输入信号为低压直流侧的电压参考值与电压实际值作差后与所述附加参考信号相加；输出信号为IBDC的输入电流参考值；

所述方波调制器的输入信号为MMC直流侧输入电流中的基频电流分量及二倍频电流分量，与所述IBDC的输入电流参考值相加后经电流与移相角函数式得到的参考移相角，输出信号为方波调制信号，以对所述IBDC单元进行控制；

所述直流侧输入电流中的基频电流及二倍频电流分量由开环计算得到，用于实现不间断运行工况下所述MMC子模块单元SM的电容电压优化；

所述电流与移相角函数式为：

其中φ为IBDC中高频变压器二次侧交流电压相对于一次侧的移相角，n是高频变压器变比，U_LVDC为低压直流侧的电压实际值，L为IBDC的漏感感值，f_s为IBDC的开关频率，i为IBDC的输入电流。

2.根据权利要求1所述的故障工况下不间断运行的固态变压器，其特征在于，所述MMC子模块单元SM的电容电压通过所述IBDC单元进行控制。

3.根据权利要求2所述的故障工况下不间断运行的固态变压器，其特征在于，所述MMC子模块单元SM的电容电压通过所述IBDC单元进行控制具体为：所述IBDC的调制单元中子模块的电容电压的平均值与固态变压器的任一子模块的电容电压的差值，经比例放大器生成电容电压平衡附加分量以实现MMC子模块SM的电容电压平衡；进一步地，

所述IBDC的调制单元中，通过开环计算得到MMC直流侧输入电流中的基频电流及二倍频电流分量，并作为波动功率传递控制信号参与IBDC单元的控制中，以实现MMC子模块SM的电容电压优化。

4.根据权利要求1至3任一项所述的故障工况下不间断运行的固态变压器，其特征在于，所述MMC子模块单元SM的调制单元具体包括：双闭环控制单元、环流抑制单元以及载波移相调制单元；其中，

所述双闭环控制单元用于对所述MMC子模块单元SM的电容电压以及交流侧无功功率进行双闭环控制，外环为电容电压环，内环为电流环，输出信号为各桥臂调制电压；

所述环流抑制单元用于对所述MMC子模块单元SM的内部二倍频负序环流进行抑制，输出为环流抑制控制信号，与双闭环控制单元输出的桥臂调制电压相加后，参与桥臂电压调制；

所述载波移相调制单元用于根据所述环流抑制单元得到的桥臂电压调制信号，生成所述MMC子模块单元SM的驱动信号。

5.一种故障工况下不间断运行的固态变压器的调制方法，其特征在于，包括：

S61：固态变压器的所有子模块的电容电压的平均值与固态变压器的任一子模块的电容电压作差得到的误差信号经过比例放大器后作为附加参考信号参与到下一级控制中；

S62：低压直流侧的电压参考值与电压实际值作差后与所述S61得到的附加参考信号相加，经比例积分控制器后，得到IBDC单元的输入电流参考值；

S63：直流侧输入电流中的基频电流及二倍频电流分量i_SMac作为波动功率传递控制信号加入到IBDC单元的控制中，所述S62得到的输入电流参考值与i_SMac相加后经电流与移相角函数式得到I BDC单元的参考移相角，以对所述IBDC单元进行方波调制；所述直流侧输入电流中的基频电流及二倍频电流分量由开环计算得到；

所述S63中的电流与移相角函数式为：

其中φ为IBDC中高频变压器二次侧交流电压相对于一次侧的移相角，n是高频变压器变比，U_LVDC为低压直流侧的电压实际值，L为IBDC的漏感感值，f_s为IBDC的开关频率，i为IBDC的输入电流。