[发明专利]用于三有源桥电力电子变压器电压支撑的控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于三有源桥电力电子变压器电压支撑的控制方法及系统，该方法包括：以低压端口间的桥间移相角作为第一控制自由度，以保持低压端口的输出电压比值一定，使得任一侧的低压子网都能支撑另一侧低压子网的电压，实现低压子网间的互相电压支撑；以高压端口与低压一侧端口的桥间移相角作为第二控制自由度，以控制高压侧向低压侧的传输功率，实现高压侧直接或间接支撑低压侧电压稳定的控制目标。通过引入前馈补偿，提高系统动态响应性能。本发明方案不需要进行解耦，简化了控制的复杂度，另外低压侧在发生电压跌落时，高压直流母线和另一侧低压子网能同时对其进行电压支撑。

技术领域

本发明涉及直流配用电技术领域，特别涉及一种用于三有源桥电力电子变压器电压支撑的控制方法及系统。

背景技术

直流配电网由于其效率高、易控制等优点而受到广泛关注，其中DC-DC电力电子变换器作为直流配电的关键设备，对直流配网的发展有重要的推动作用。三有源桥电力电子变压器具有电气隔离、功率双向流动、软开关易实现等优点，因此能在实现直流配网的高低压间电气隔离和电压变换中发挥重要作用。相较于双端口的变换器，三有源桥电力电子变压器同时互联多个不同电压等级子网，减少了互联所需的器件和变换环节，对于提高电力电子变压器的功率密度和传输效率，具有重要的应用意义。

当使用移相控制的三有源桥电力电子变压器接入多电压等级的直流配网工作时，变压器的多个控制量之间存在耦合关系，当一个输出量受到扰动后，在控制量抑制扰动的过程中，受耦合作用其它输出量也会产生波动。因此往往需要进行解耦控制。传统的解耦控制策略可分为硬件解耦和软件解耦。硬件解耦通过在一侧支路中加入谐振电容，当开关频率在谐振频率附近时，等效Δ电路中相应一条支路的阻抗将近似断路，实现硬件上的解耦。硬件解耦不需要额外的计算量，但只能针对特定的使用场景进行解耦。软件解耦策略是在稳态工作点附近进行线性化处理，得到控制量和输出量的线性耦合关系后，通过解耦矩阵进行解耦。软件解耦在不同的工作点都需重新计算解耦矩阵，计算量较大。针对高压直流母线同时支撑两侧低压子网，低压子网互相支撑的应用场景，解耦策略下只有一个控制量作用，无法实现多电压等级互相支撑的控制目标。

发明内容

本发明提供了一种用于三有源桥电力电子变压器电压支撑的控制方法及系统，以解决现有技术无法实现多电压等级互相支撑的控制目标的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种用于三有源桥电力电子变压器电压支撑的控制方法，所述三有源桥电力电子变压器包括第一端口、第二端口、第三端口；其中，所述第一端口连接高压直流母线，所述第二端口和所述第三端口分别连接低压子网；所述用于三有源桥电力电子变压器电压支撑的控制方法包括：

获取第一端口的输入电信号以及所述第二端口和第三端口的输出电信号；

基于所述第二端口和第三端口的输出电信号，获取第二端口和第三端口间的桥间移相角，以所述第二端口和第三端口间的桥间移相角作为第一控制自由度，以保持所述第二端口和第三端口的输出电压比值一定，使得任一侧的低压子网都能支撑另一侧低压子网的电压，实现低压子网间的互相电压支撑；

基于所述第二端口和第三端口的输出电信号，获取所述第一端口与所述第二端口或所述第三端口间的桥间移相角，作为第二控制自由度，以控制高压侧向低压侧的传输功率，实现高压侧直接或间接支撑低压侧电压稳定的控制目标。

进一步地，所述获取第一端口的输入电信号以及所述第二端口和第三端口的输出电信号，包括：

获取所述第二端口的输出电压u₂和第三端口的输出电压u₃；

其中，所述基于所述第二端口和第三端口的输出电信号，获取第二端口和第三端口间的桥间移相角，包括：