[发明专利]基于AC-AC变换器的混合式变压器的控制方法

说明书

本发明公开了一种基于AC‑AC变换器的混合式变压器的控制方法，其中，混合式变压器包括变压器和AC‑AC变换器，AC‑AC变换器包括电感L2及并联的电容C1、桥臂A、桥臂B和桥臂C，每个桥臂均包括上下两个开关管，上下两开关管互补导通；控制方法包括：根据电感L上的电流参考值对各桥臂中的上下开关管的导通情况进行调控，其中，桥臂B中的上下两开关管按50％占空比互补高频导通，桥臂A中的下开关管在AC‑AC变换器输入电压的正半周的导通占空比大于或等于0且小于1/2，桥臂C中的上下两开关管的导通情况根据电感L上的电流进行无差拍控制。本发明成本低，且还能实现电压相位调节。

技术领域

本发明属于混合式变压器技术领域，更具体地，涉及一种基于AC-AC变换器的混合式变压器的控制方法。

背景技术

混合式变压器(HT)是由传统变压器及电力电子变换器组合而成，它能够柔性地实现对电网功率的调节，改善电网质量。传统变压器只能实现电压幅值的调节，不能弥补电网出现波动所造成的影响。混合式变压器则可实现电网间的柔性互联，降低电网波动所带来的影响。由于混合式变压器中的传统变压器承担了电网中大部分电压，电力电子器件只需要承受较小的电压，所以能够大大减小成本。目前的混合式变压器大体分为两种：传统变压器与AC-DC-AC变换电路组合而成；传统变压器与AC-AC变换电路组合而成。由于AC-DC-AC电路有直流侧大电容，所以成本较高，而AC-AC电路又难以实现对输出电压相位的调节。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于AC-AC变换器的混合式变压器的控制方法，成本低，且还能实现电压相位调节。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于AC-AC变换器的混合式变压器的控制方法，包括变压器和AC-AC变换器，变压器的原边绕组与电网AC2相连，变压器的第二副边绕组与AC-AC变换器的输入端相连，AC-AC变换器的输出端依次通过变压器的第一副边绕组、电感L与电网AC1串联；其中，AC-AC变换器包括电感L2及并联的电容C1、桥臂A、桥臂B和桥臂C，每个桥臂均包括上下两个开关管，各桥臂中上下两开关管互补导通，且每个开关管均反并联一二极管，电感L2、桥臂A和桥臂B用于将其输入电压升压及整流至电容C1上，桥臂C用于调控其输出电压的幅值和相位；

所述控制方法为：根据电感L上的电流参考值对各桥臂中的上下开关管的导通情况进行调控；其中，桥臂B中的上下两开关管按50％占空比互补高频导通，桥臂A中的下开关管在AC-AC变换器输入电压的正半周的导通占空比大于或等于0且小于1/2，桥臂C中的上下两开关管的导通情况根据电感L上的电流进行无差拍控制。

本发明提供的基于AC-AC变换器的混合式变压器，采用通过变压器与AC-AC变换器混联的方案，和变压器与AC-DC-AC混联方案相比，可减少直流侧大电容，大大降低成本；并且与变压器与AC-AC混联方案相比，采用无差拍控制策略可进行电压相位调节，柔性调节线路间的转供功率。

在其中一个实施例中，步骤(2)中，所述无差拍控制具体为：

给定电感L上的电流的参考值，将电感L上的k+1时刻的电流参考值与其k时刻的实际值相比较，当时，导通桥臂C中的上开关管，使此时电感L上的电流增大；当时，导通桥臂C中的下开关管，使此时电感L上的电流减小。

在其中一个实施例中，所述电感L2的一端与变压器的第二副边绕组的一端了，电感L2的另一端与桥臂A的中点相连，桥臂B的中点接地，桥臂C的中点与变压器的第一副边绕组的一端相连，变压器的第一副边绕组的另一端通过电感L与电网AC1的一端相连，电网AC1的另一端与变压器的第二副边绕组的另一端相连。

在其中一个实施例中，所述桥臂B中的上下两开关管的开关频率为10kHz。

在其中一个实施例中，所述AC-AC变换器中各桥臂中的开关管采用全控型半导体器件。

在其中一个实施例中，各桥臂中的开关管均采用IGBT或MOSFET。