[发明专利]一种自阻断型真双极电力电子变压器系统及控制方法

权利要求书

1.一种自阻断型真双极电力电子变压器系统的控制方法，用于控制自阻断型真双极电力电子变压器系统，其特征在于，

其中，所述自阻断型真双极电力电子变压器系统包括拓扑结构对称的正极子系统和负极子系统；所述变压器系统包括三级拓扑结构；

第一级包括开关管T1、T2、T3、T4构成的高压侧阻断直流短路故障模块，当发生直流短路故障时封锁脉冲，阻断短路电流；

第二级包括开关管Q1～Q8和高频变压器，构成以高频链为核心的双向对称LLC谐振电路；

第三级包括由开关管T5～T12构成的四个串联Buck-Boost电路，形成低压侧阻断直流短路故障模块，以实现电压源或电流源模式下的潮流控制，当发生直流短路故障时，和高压侧T1、T2、T3、T4开关管同时封锁脉冲，阻断短路电流；

所述控制方法包括如下步骤：

高/低压侧软启动：闭合高/低压侧软启接触器，对高/低压侧母线电容进行充电，然后闭合高/低压侧主接触器，断开软启接触器；

双向对称LLC谐振电路高压侧开关管Q1～Q4和低压侧开关管Q5～Q8同时进行移相启动，使得开关管占空比逐渐变大至目标占空比/直接设为目标占空比；

启动由T5～T8和/或T9～T12构成低压侧的串联Buck-Boost电路，Buck开关管的占空比D_buck从0逐渐增加至目标占空比D_object/Buck开关管的占空比D_buck直接为目标占空比D_object;同时Boost开关管的占空比D_boost从1逐渐减小至目标占空比D_object/Boost开关管的占空比D_boost直接为（1-D_object）；

若是工作在电压源模式，则切换到电压电流双闭环控制；若是工作在电流源模式，则切换到电流闭环控制；

其中，开关管T1/T2/T3/T4串联构成的高压侧串联Buck-Boost电路的均压控制通过将两个低压侧串联Buck-Boost电路的电压作差比较，然后经PI调节器进行计算得到模块均压控制量，将均压控制量分别加、减到电流环PI调节器的输出上得到两组调制波，两组调制波分别与三角载波、反相三角载波进行比较得到低压侧两个串联Buck-Boost的控制脉冲，通过控制低压侧两个串联Buck-Boost的母线电压均衡以实现高压侧串联Buck-Boost电路的均压。

2.如权利要求1所述的自阻断型真双极电力电子变压器系统的控制方法，其特征在于，高压侧和低压侧的电压额定值分别为±800V和±400V。

3.如权利要求1或2所述的自阻断型真双极电力电子变压器系统的控制方法，其特征在于，当系统的电压等级更高时，可按照电压等级扩展到N个串联Buck-Boost电路。

4.如权利要求1或2所述的自阻断型真双极电力电子变压器系统的控制方法，其特征在于，所述变压器系统为四端口电力电子变压器系统，分别为高压侧正极、负极端口和低压侧正极、负极端口；

每个端口包括启动回路，所述启动回路包括并联连接的主接触器和软启动回路；所述软启动回路由软启接触器和软启电阻串联连接形成。

5.如权利要求1所述的自阻断型真双极电力电子变压器系统的控制方法，其特征在于，L_r1和C_r1构成高频变压器原边LC谐振网络，L_r2和C_r2组成高频变压器副边LC谐振网络， L_m为高频变压器的励磁电感，高频变压器变比为4:3。

6.如权利要求1所述的自阻断型真双极电力电子变压器系统的控制方法，其特征在于，PT1/PT2、PT3/PT4分别为高压侧和低压侧电压互感器，用作端口电压采样；

CT1/CT2、CT3/CT4分别为高压侧和低压侧电流霍尔传感器，用作支路电流采样；CT1的电流正方向为流向高压侧正极侧，CT3的电流正方向为流向低压侧正极侧；CT2的电流正方向为流入高压侧负极侧，CT4的电流正方向为流入低压侧负极侧。