[发明专利]一种模块化级联式电力电子变压器均衡控制系统及方法

说明书

本公开提供了一种模块化级联式电力电子变压器均衡控制系统及方法，根据直流链电压和电压参考进行电压和电流环计算，以控制各个输入级整流模块；根据低压直流母线电压采样和电压参考进行电压外环运算，确定最终的直流链电容电压参考，并进行电流内环计算，得到相应隔离级IBDC模块的移相角，以保持直流链电容电压和各隔离级IBDC模块功率均衡，能够有效的进行模块功率和直流链电压的自主均衡，该方法均衡效果不取决于模块数量，便于系统扩展和维护，即可适用于单相也可适用于三相电力电子变压器。

技术领域

本公开属于变压器均衡控制技术领域，涉及一种模块化级联式电力电子变压器均衡控制系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前，随着智能电网、能源互联网等电网技术的快速发展，能实现变压、电气隔离、功率调节与控制、可再生能源接入等多种功能的电力电子变压器相关理论和技术研究得到了越来越多的关注和应用。

模块化级联式电力电子变压器是当前研究和应用的主要拓扑之一，据发明人了解，由于采用多级结构并且每一级有由许多子模块串并联组成，不平衡的直流链电压会恶化整流器多电平波形，导致开关管可能承受过电压而损坏；功率不平衡会导致各模块传递功率大小不等，可能导致模块过载损坏；另外，系统一般采用冗余设计，在异常状态下，模块的数量会有所不同，功率和直流链电压的自主均衡控制也比较困难。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种模块化级联式电力电子变压器均衡控制系统及方法，本公开能够有效的进行模块功率和直流链电压的自主均衡，该方法均衡效果不取决于模块数量，便于系统扩展和维护，即可适用于单相也可适用于三相电力电子变压器。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种模块化级联式电力电子变压器均衡控制系统，包括HB控制器、IBDC总控制器和若干IBDC分控制器，所述HB控制器被配置为根据直流链电压和电压参考进行电压和电流环计算，以控制各个输入级整流模块；

所述IBDC总控制器被配置为根据低压直流母线电压采样和电压参考进行电压外环运算，确定最终的直流链电容电压参考，分送给各分控制器，各分控制器进行电流内环计算，得到相应隔离级IBDC模块的移相角，以保持直流链电容电压和各隔离级IBDC模块功率均衡。

作为可选择的实施方式，模块化级联式电力电子变压器，包括交流电感和若干并联的变压支路，所述变压支路均包括依次连接的输入级整流模块、直流链电容、隔离级IBDC模块和低压直流母线；

所述输入级整流模块采用桥式电路，交流侧串联，直流侧接直流链电容；

所述隔离级IBDC模块采用双向DAB拓扑，输出通过输出电容并联接入低压直流母线。

作为可选择的实施方式，每个隔离级IBDC模块的参考量均相同，均取自直流链总电压。

作为可选择的实施方式，所述HB控制器，被配置为采用电压电流双环控制，将采集到的中间直流链总电压与总电压参考值进行电压环PI运算，得到网侧电流参考量和中间电容直流链电压参考量，网侧电流参考与网侧电流采样值进行电流环PI运算，得到待调制电流信号，将电流信号进行HPWM调制，并按规定的开关函数分配给各输入级整流模块。

作为可选择的实施方式，所述IBDC总控制器，被配置为采用电压环控制，将采集到的低压直流母线电压与直流母线电压参考值进行电压环PI运算，得到隔离级IBDC模块输入直流电流参考量。