[发明专利]一种基于能量回馈的电力电子变压器软启动方法

说明书

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于能量回馈的电力电子变压器软启动方法，该方法包括：在获取高压直流侧电压后，分析电感峰值电流与内移相比之间的关系，设计内移相比增加的轨迹；针对CHB由不可控整流向PWM整流转换时出现的冲击电流，发明了一种低压侧能量回馈控制策略，利用DAB双向功率流特性，将低压直流侧部分能量回馈到高压侧，使高压侧电压达到闭环参考值以消除CHB在并网时出现的冲击电流，完成电力电子变压器软启动；本发明的启动策略，在进入闭环控制前，使高压侧电压均达到闭环参考值，消除了PET并网瞬间产生的交流侧冲击电流。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于能量回馈的电力电子变压器软启动方法。

背景技术

电子变压器(power electronic transformer，PET)是一种通过电力电子技术实现能量传递和电力变换的新型变压器，由电力电子变换器和高频变压器组成；基于级联H桥(cascaded H-bridge，CHB)和双有源桥(dual active bridge，DAB)变换器的PET是最为广泛研究的一种拓扑结构。PET在高压直流输电、可再生能源发电并网系统、电能路由器、牵引变压器、电池储能系统等领域都有着广阔的应用前景。PET拓扑结构中存在大量的电容器组，在未启动时这些电容的初始储能都为零。未充电的电容在PET投入电网时相当于短路，将产生很大的冲击电流，从而击穿开关器件和电容。在实际应用中，由于直流电容和电感参数的失配，使得电压、电流不平衡，如果不采用均衡控制，电压和电流的偏差将会越来越大，最终会因发散的电压电流导致系统崩溃；因此，在PET的软启动策略应该满足两个条件，即：(1)整个启动阶段系统的电流值应被限制在设定值，保证系统不过流；(2)各高压直流侧电压的均衡。

目前控制PET电压均衡的方法包括两种，包括：(1)CHB负责各级高压直流侧母线电压的均衡控制，DAB负责各级功率传输的均衡控制；(2)CHB负责高压直流侧母线电压总和的控制，DAB负责各级直流电压的均衡控制。类型1均衡策略是通过修改不同CHB单元的调制信号的幅度实现的，因此会恶化交流侧电流性能；类型2均衡策略是通过修改各级DAB移相比实现电压平衡。现有技术中，在进行PET软启动过程中，提供了一种三相电压型PWM整流器的分段启动控制方法，该方法先取消电压外环，将电流环给定按照一定的斜率上升，使直流电压缓慢上升，之后再加入电压外环，进行PWM整流控制。但是上述方法并未给出参考值增加的斜率，并且参考值斜坡增加的方法不可避免的将会延长启动时间。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明提出了一种基于能量回馈的电力电子变压器软启动方法，该方法包括：

S1：接通电源，获取电力电子变压器中的级联H桥变换器CHB的不可控整流高压直流侧电压v_H；

S2：设置双有源桥DAB变换器电感峰值电流阈值i_Lr,max，根据不可控整流高压直流侧电压v_H、低压直流侧电压v_o与DAB变换器电感峰值电流阈值i_Lr，max计算双有源桥DAB变换器的原边全桥内移相比β；

S3：根据双有源桥DAB变换器的原边全桥内移相比β对低压直流侧电容充电；

S4：设置第一阈值，判断原边全桥内移相比β与第一阈值的大小，若β大于等于第一阈值，则执行S5，否则返回S3；

S5：根据DAB变换器电感峰值电流阈值i_Lr，max计算双有源桥变换器DAB的最大外移相比D₁；

S6：根据双有源桥DAB变换器的最大外移相比D₁对低压直流侧电容充电；

S7：设置第二阈值v_o，1，将低压直流侧电压v_o与第二阈值进行比较，若低压直流侧电压v_o大于等于第二阈值，则执行S8，否则返回S6；