[发明专利]开关电容接入式直流变压器及直流变压器的控制方法

说明书

本申请涉及一种直流变压器的控制方法，应用于开关电容接入式直流变压器，所述方法包括：控制各所述直流变换单元预充电，并确定第一预设数量个所述直流变换单元为功率传输模块及第二预设数量个所述直流变换单元为冗余模块；其中，所述第一预设数量与所述第二预设数量之和小于或等于所述预设数量；按照预设轮换顺序对各所述功率传输模块及各所述冗余模块进行轮换控制，使得各所述功率传输模块的开关损耗位于预设损耗范围内，及各所述冗余模块的开关电容的电压变化量位于预设电压范围。采用本方法能够使SCDCT块电容电压恒定，保证SCDCT的长期运行安全。

技术领域

本申请涉及电力技术领域，特别是涉及一种关电容接入式直流变压器及直流变压器的控制方法。

背景技术

直流变压器是中压直流配电网中完成电能传输与电压变换的关键设备。常规的直流变压器采用输入串联输出并联的双主动全桥(Dual-Active-Bridge，DAB)来构建。然而，由于直流侧存在电容，DAB型直流变压器中不能实现在线冗余模块的连接，降低了直流变压器与直流配电网的可靠性。同时，在直流母线故障时，DAB型直流变压器中的电容将出现很大的放电电流，影响直流配电网的故障处理速度。鉴于上述背景，为了满足直流配电网的故障清除与直流变压器的冗余子模块设计需要，开关电容接入型直流变压器(SwitchedCapacitor based DC Transformer，SCDCT)被提出，且被认为是有希望应用于中压直流配电网实际工程的关键拓扑。

在传统的关于SCDCT的研究中，集中于对SCDCT中功率传输模块的控制分析，造成工程人员对SCDCT中冗余模块的使用方法仍停留在初步阶段，即将冗余子模块与功率传输模块分开管理。上述管理方法理论上认为由于电力电子开关的闭锁作用，冗余模块的中压侧电容在SCDCT的运行过程中并不存在充放电过程，因此可以维持冗余模块的电容电压，在需要投入时直接投入即可。然而SCDCT在直流配电网中使用时，只要不是检修期，通常会连续运行几个月甚至几年。在这样长的时间尺度下，闭锁的开关管将呈现大电阻特性，也就是说冗余模块的电容电压实际上在进行缓慢的放电，可能由于时间太长出现降落，严重时可能与额定值差别较大，引起投入时的电流冲击，危害SCDCT中电力电子开关管的安全运行。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种开关电容接入式直流变压器及直流变压器的控制方法，使冗余模块的电容电压恒定，在投入使用时能避免电流冲击的出现。

为了实现上述目的及其他目的，本申请的一方面提供了一种直流变压器的控制方法，应用于开关电容接入式直流变压器，所述开关电容接入式直流变压器包括预设数量个直流变换单元，各所述直流变换单元的输入端均与中压直流母线电连接，各所述直流变换单元的输出端均与低压直流母线电连接，所述方法包括：

控制各所述直流变换单元预充电，并确定第一预设数量个所述直流变换单元为功率传输模块及第二预设数量个所述直流变换单元为冗余模块；其中，所述第一预设数量与所述第二预设数量之和小于或等于所述预设数量；

按照预设轮换顺序对各所述功率传输模块及各所述冗余模块进行轮换控制，使得各所述功率传输模块的开关损耗位于预设损耗范围内，及各所述冗余模块的开关电容的电压变化量位于预设电压范围。

与上述实施例中的直流变压器的控制方法中，首先对SCDCT中的所有直流变换单元进行预充电并确定第一预设数量个功率传输模块及第二预设数量个冗余模块，然后根据轮换顺序对功率传输模块及冗余模块进行轮换控制，使得各所述功率传输模块的开关损耗位于预设损耗范围内，及各所述冗余模块的开关电容的电压变化量位于预设电压范围。从而使SCDST各模块的电容电压均衡，避免了冗余模块投入时电流冲击的出现。

在其中一个实施例中，控制各所述直流变换单元预充电，并确定第一预设数量N1个所述直流变换单元为功率传输模块及第二预设数量N2个所述直流变换单元为冗余模块，N1+N2＝N，N小于或等于所述预设数量，所述方法包括：

控制各所述直流变换单元预充电之后运行于初始阶段；