[发明专利]一种适用于固态变压器启动的方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子变压器技术领域，涉及一种适用于固态变压器启动的方法。

背景技术

本发明涉及的是电力电子变压器(PET-PowerElectronic Transformer)/固态变压器(SST-Solid State Transformer)在高压光伏并网领域的应用，应用到光伏并网领域可称之为高压光伏并网逆变器，可替代传统光伏逆变器+升压变压器的整体并网解决方案，具有待机损耗低、系统效率高、智能化程度高等优势。中国专利201610222409.7中对基于固态变压器阵列的高压光伏并网发电系统进行了详细的介绍。

固态变压器采用级联式拓扑结构，利用低压侧并联，高压侧串联的方式实现高压直挂，考虑系统隔离的需要，单模块拓扑采用隔离DC/DC连接H桥的电路拓扑，其中DC/DC选用双有源桥电路。

此类级联拓扑多见于柔性直流输电和SVG中，通过高压侧串联软起电阻对模块高压侧电容电压进行预充电，由于是利用高压侧交流线电压对模块进行充电，故无法充到高压侧并网所需的电容电压，此时并网会有冲击电流。对于固态变压器，低压直流输入侧电压根据所接设备决定，与高压侧电压可能存在较大压差，如果此时控制双有源桥进入正常运行时的发波模式，双有源桥中会有较大的电流冲击流过，可能触发模块内部的过流保护，甚至对模块开关管造成损坏。

发明内容

针对现有技术的以上缺求，本发明提供一种适用于固态变压器启动的方法，通过低压侧对系统进行预充电，满足启动条件后再并网运行，采用该方法进行固态变压器的启动，实现系统平稳无冲击启动，同时能够抑制启动过程对于设备和电网的冲击电流。

为了达到上述目的，本发明采用以下方案：

一种适用于固态变压器启动的方法，固态变压器每相包括N个子模块，子模块由双有源桥和H桥直连的结构组成，各子模块与系统主控制器通过光纤连接通讯，每相包括交流断路器QF1和电感L；

光伏阵列与DC/DC模块一对一串联再通过直流断路器QZ1并联到固态变压器低压侧，固态变压器高压侧串联电感L后通过交流断路器QF1接入高压电网；

适用于固态变压器启动的方法具体步骤如下：

第一步：先闭合低压侧直流断路器QZ1对固态变压器低压侧电容C_L进行充电；

第二步：固态变压器每相模块与主控制器建立通讯；

第三步：当固态变压器低压侧电压达到启动电压值，双有源低压侧开始小脉冲给高压侧电容C_H充电；

第四步：当高压侧电容C_H电压充到设定值后，双有源桥由小脉冲充电模式进入正常发波模式，控制高压侧电容C_H电压达到目标值；

第五步：当高压侧电容C_H电压达到目标值，高压侧H桥开始并网运行，此时启动过程结束。

进一步，固态变压器由直流输入模块、级联型固态变压器模块和交流输出模块组成；所述级联型固态变压器模块的直流侧并联多路光伏阵列，固态变压器分为三相，每相采用多个子模块高压侧H桥串联后通过交流输出模块接入电网，交流输出模块由滤波电感和交流接触器串联组成；级联型固态变压器模块由双有源桥和H桥直连的结构组成，双有源桥由两个H桥通过高频变压器和谐振电感相连组成，双有源桥的高低压侧分别并联一个电容。

本发明适用于固态变压器启动的方法，通过低压侧对系统进行预充电，启动中所需能量全部来源于低压直流源，满足启动条件后再并网运行，采用该方法进行固态变压器的启动，不需要引入软起配套设备，完全借助系统本身的器件特性进行控制，便可实现系统平稳无冲击启动，同时能够抑制启动过程对于设备和电网的冲击电流。

可以解决双有源桥启动过流和逆变侧并网冲击问题，且高低压侧电容充电过程中不需要辅助设备，降低启动成本的同时还可以实现对高压侧电容平稳充电避免双有源桥发波电流较大，系统实现零冲击并网，降低对设备的冲击，延长设备使用寿命。

附图说明

图1为固态变压器的拓扑图；

图2为固态变压器的单模块拓扑图。

图3为双有源桥低压侧开关管动作时序图。

图4为双有源桥低压侧小脉冲充电输出电压波形。

图5为固态变压器启动过程流程图。

具体实施方式