[发明专利]基于虚拟惯量的混合型电力电子变压器调频调压控制策略

权利要求书

1.一种混合型电力电子变压器，其特征在于：包括多绕组变压器和三个单相电力电子串并联背靠背变换器；

所述多绕组变压器包括铁磁芯、一次侧绕组、二次侧主绕组和二次侧移相辅助绕组；

所述一次侧绕组为三角形连接，所述二次侧主绕组为星形连接，并由中性点处引出零线，所述二次侧移相辅助绕组为三角形连接；

所述一次侧绕组连接电网；

所述二次侧主绕组经由静态开关串联连接所述三个单相电力电子串并联背靠背变换器输出侧后连接负载；

所述二次侧移相辅助绕组经由滤波器连接到所述三个单相电力电子串并联背靠背变换器，其输出端经LC滤波器接到负载；

所述静态开关在故障时，将所述三个单相电力电子串并联背靠背变换器投切并网。

2.根据权利要求1所述的混合型电力电子变压器，其特征在于：所述单相电力电子串并联背靠背变换器包括前级三相两电平全控整流桥、6个切换装置构成的三个切换桥、电容器，与所述至少一个切换桥并联连接、及后级逆变H桥；控制所述至少一个切换桥以控制所述混合型电力电子变压器在输入电压改变的情况下减少输出电压变化。

3.根据权利要求2所述的混合型电力电子变压器，其特征在于：所述前级三相两电平全控整流桥包含6个IBGT和6个反向并联二极管，每两个IGBT和反向并联二极管首尾串联组成一个桥臂，构成三个桥臂，每个桥臂的中点与该相多绕组变压器的二次侧移相辅助绕组连接；所述前级三相两电平全控整流桥输出级与直流环节相连接。

4.根据权利要求2所述的混合型电力电子变压器，其特征在于：所述后级逆变H桥包含4个IGBT和4个反向并联二极管，每两个IGBT和反向并联二极管首尾串联组成一个桥臂，构成两个桥臂，作为所述单相电力电子串并联背靠背变换器的输出端口。

5.一种基于虚拟惯量的混合型电力电子变压器调频调压控制策略，其特征在于：在虚拟同步机的基础上，建立有功、无功功率方程，前级实现有功调频、无功调压控制，后级实现并网电流控制及电压外环电流内环双闭环电压稳定控制。

6.根据权利要求5所述的基于虚拟惯量的混合型电力电子变压器调频调压控制策略，其特征在于：所述前级AC/DC有功-频率控制：根据虚拟同步电机的机械方程、励磁方程建立前级AC/DC有功-频率控制，根据上级电网频率的波动情况，瞬时变化控制器提供功率缓冲ΔP使其能够保证负荷侧频率不变。

7.根据权利要求5所述的基于虚拟惯量的混合型电力电子变压器调频调压控制策略，其特征在于：所述前级AC/DC无功-电压控制：根据虚拟同步电机的机械方程、励磁方程建立前级AC/DC无功-电压控制，根据上级电网电压跌落情况，通过改变控制器输入级输出的电压幅值，从而改变上级电网与所述混合型电力电子变压器之间交换的无功功率。

8.根据权利要求5所述的基于虚拟惯量的混合型电力电子变压器调频调压控制策略，其特征在于：所述后级并网电流控制：通过结合所述混合型电力电子变压器并网拓扑结构和虚拟同步电机电气方程，对于得到的电流指令信号的跟踪采用准比例谐振控制器实现。

9.根据权利要求5所述的基于虚拟惯量的混合型电力电子变压器调频调压控制策略，其特征在于：所述电压外环电流内环双闭环电压稳定控制：通过采用同步参考结构比例积分控制，采集LC滤波环节的电容输出电流i_C通过基于全通滤波器的垂直信号发生器产生一个虚拟的垂直信号，通过αβ/dq0变换得到基于d轴和q轴的信号，再对电流采用内环PI闭环控制，同时使用电容电压外环PI控制，电流内环控制实现对于电压稳定的控制。