電力電子變壓器自治運(yùn)行控制策略

1、電力電子變壓器自治運(yùn)行控制策略盧占慶山東省冶金設(shè)計院股份有限公司，山東 萊蕪250101摘要：電力電子變壓器的使用前景是十分光明的，隨著科研工作者対其研究的不斷深入和細(xì) 致，電力電子變壓器在技術(shù)上一定會發(fā)展的更加成熟，相信在不久的將來電力電子變壓器將 發(fā)揮巨大的作用，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。關(guān)鍵詞：電力電子；變壓器；自治運(yùn)行；控制策略1 pet的基本原理電力電子變壓器將電力電子變換技術(shù)和基于電磁感應(yīng)原理的高頻電能變換技術(shù)相結(jié)合， 實現(xiàn)電氣隔離、電壓等級變換、能量傳輸、調(diào)節(jié)功率因數(shù)抑制諧波等功能。在結(jié)構(gòu)上，目前 常用的電力電子變壓器的結(jié)構(gòu)，主要包括輸入級、隔離級、輸出級三個部分，其中輸入級和

2、輸出級主要由電力電子變換器和控制電路組成。電力電子變壓器基本原理框圖如圖1所示, 根據(jù)圖中所示，電子電力變壓器的工作原理為：當(dāng)交流電輸入pet時，首先經(jīng)過輸入端的 電力電子變換器將輸入的低頻交流電變換成高頻交流電，而后傳輸?shù)礁哳l變壓器，高頻變壓 器將高頻交流電進(jìn)行降壓，然后傳輸給輸出端的電力電子變換器，而后變換成所需的直流電 以及交流電，向負(fù)載供電。交流高頻高頻交流圖1電力電子變壓器基本原理框圖對于電力電子變壓器來說，只要改變高頻變壓器的變比或電力電子變換器控制器的占空比, 便可達(dá)到改變電壓幅值的目的。并且通過對電力電子變換器參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，還可改變電能的 頻率、初相角和波形，從而可以在輸出端得

3、到所需要的電能。與單純利用電磁感應(yīng)原理工作 的常規(guī)變壓器相比，電力電子變壓器不但具有變壓功能，而且還具有變頻、變相等功能。2 pet的應(yīng)用電力電子變壓器的發(fā)展是個量變到質(zhì)變的過程，經(jīng)過科研工作者的不懈努力，pet現(xiàn) 在處于發(fā)展的重要階段，其相對于傳統(tǒng)變壓器的優(yōu)點已經(jīng)很明顯，這些情況讓科研工作者的 熱情進(jìn)一步提高，繼續(xù)投身于研究探索之中。2.1基于帶儲能模塊pet的不間斷供電技術(shù)在pet的直流環(huán)節(jié)加入蓄電池組或超級電容等儲能模塊，組成在線式不間斷 電源（ups）。在線式ups 直處在穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的供電狀態(tài)，所以它輸出電壓的動 態(tài)響應(yīng)特性是很好的，而貝波形的畸變小。更重要是它可以在關(guān)鍵吋刻對蓄電池組

4、進(jìn)行投切, 通過監(jiān)控到的輸入電壓的狀態(tài)來判斷。這樣的話，即使電網(wǎng)在某些情況下發(fā)生掉電故障，而 蓄電池組依然可以向逆變器供電，保證向負(fù)載不間斷的供電。2.2利用pet改善電力系統(tǒng)動態(tài)特性根據(jù)已有研究文獻(xiàn)不難看出，在系統(tǒng)之中加入了電力電子變壓器之后，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn) 擾動情況吋，發(fā)電機(jī)的功角和電壓很小，而且電力電子變壓器與系統(tǒng)z間的交換功率振蕩幅 度也很小，并且還可以迅速恢攵穩(wěn)定。這些優(yōu)點都是來自電力電子變壓器的功能，因為pe t能夠更加靈活的調(diào)節(jié)電壓、電流和功率。根據(jù)系統(tǒng)的實際需要，加上pet與發(fā)電機(jī)勵 磁的最優(yōu)控制可以讓pet與系統(tǒng)之間功率交換更加的迅速，同時可以實現(xiàn)雙向流動，系統(tǒng) 阻尼也會進(jìn)一

5、步提高，這樣就可以有效地對擾動下的系統(tǒng)振蕩進(jìn)行抑制，使系統(tǒng)恢復(fù)到之前 穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的速度更快，經(jīng)過這些步驟，系統(tǒng)得到優(yōu)化，將會在很大程度上提高電力系統(tǒng) 的暫態(tài)穩(wěn)定性。2.3用于分布式發(fā)電的并網(wǎng)電力電子變壓器包含有直流環(huán)節(jié)，它可以使得對輸入輸出電壓的控制更加靈活，各種分 布式電源接入電力系統(tǒng)的時候也可以更加方便。另外，應(yīng)用電力電子變壓器還可以節(jié)省系統(tǒng) 建設(shè)成本，因為它不需要額外的調(diào)壓、調(diào)頻設(shè)備。3自治運(yùn)行控制策略下垂控制方法現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于dg的控制當(dāng)屮，采用下垂控制的dg, 可以依據(jù)公共連接點的信息及輸出功率，自動調(diào)整工作點，使得多臺逆變器之間實現(xiàn)協(xié)調(diào)運(yùn) 行。使用下垂控制的pet與傳統(tǒng)使用下垂控

6、制的逆變器有所不同，傳統(tǒng)逆變器只有一個 輸出端口，通過下垂控制使多個逆變器可以協(xié)調(diào)運(yùn)行，而pet是多端口裝置，每個端口 連接不同的配電網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行時需要協(xié)調(diào)各個端口的功率輸出，保證整個裝置的傳輸 功率 平衡。目前對于pet能量輸送及平衡的研究，基本都是利用上級電網(wǎng)或控制 器的調(diào)度指令，pet被動地實現(xiàn)能量傳輸，利用下垂控制實現(xiàn)pet各 個端口的功率平衡，以及不同端口連接的不同配電網(wǎng)絡(luò)電能質(zhì)量的最優(yōu)控制，有利于柔性變 電站的無人值守及智能自治運(yùn)行。在pet全局化多端口傳輸模型的基礎(chǔ)上，通過pet 各級控制實現(xiàn)端口間能量的分配。直流端口作為連接不同電壓等級交直流配電網(wǎng)的“橋梁”， 承擔(dān)著不同電壓等級

7、配電網(wǎng)間能量分配的任務(wù)。pet整流側(cè)通過輸入功率控制、輸入波形控制和輸出電壓均衡控制相結(jié)合實現(xiàn)了整流側(cè)單位 功率因數(shù)控制和輸出直流電容電壓均衡控制；在dc-dc單元，電壓ucl-ucn作為輸入量, 英平均值u*co為dc-dc單元并聯(lián)輸出功率均衡控制參考值。三相級聯(lián)型pet由三套單相 系統(tǒng)構(gòu)建而成，每一相可獨立控制。可見上述控制策略同樣適用于三相級聯(lián)型電力電子變壓 器。結(jié)束語總而言之，伴隨著分布式發(fā)電、儲能、電力電子等技術(shù)的不斷發(fā)展，配電網(wǎng)中用戶側(cè)分 布式可再生發(fā)電容量占比不斷提高，分布式儲能、直流負(fù)荷等供電需求日益顯現(xiàn)，配電網(wǎng)屮 潮流在電網(wǎng)與用八、高壓配電網(wǎng)與川壓配電網(wǎng)、川壓配電網(wǎng)與低壓配電

8、網(wǎng)z間雙向互動的需 求h益增多。與交流配電相比，直流配電因具有無穩(wěn)定性問題、輸電效率高、調(diào)節(jié)快速可靠、 節(jié)省輸電走廊等優(yōu)勢，成為未來配電網(wǎng)的發(fā)展趨勢。電力電子變壓器(pet)是一種將電 力電子器件和高頻變壓器相結(jié)合的裝置，相對傳統(tǒng)變壓器，pet具有體枳和重量小、無需 變壓器油等優(yōu)點。由于具有高低壓交流端口和直流端ii,工作過程屮同時兼有直流與交流環(huán) 節(jié)，各種小容量分布式電源(dg )可經(jīng)pet接入電網(wǎng)。pet在完成常規(guī)變壓器對 電壓等級變換、電氣隔離和能量傳遞等功能的同時，還能實現(xiàn)潮流控制和電能質(zhì)量調(diào)節(jié)等功 能，有效隔離電壓波動以及諧波傳遞，實現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)和負(fù)載側(cè)的解耦。通過pet控制策略 的合理設(shè)計，可實現(xiàn)不同電力特征電能之間的相互轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)高低壓、中低壓配電網(wǎng)能量的 協(xié)調(diào)管理。參考文獻(xiàn)1 馬志鵬，周東東，程紅.應(yīng)用于電力電子變壓器的通信技術(shù)j中國科技信 息,2016(17):92-94.2 李健麗.電子電力變壓器的控制與應(yīng)用探討j黑龍江科技信息,