[发明专利]一种双主动桥型直流变压器软开关调制分析方法

说明书

本发明提出了一种双主动桥型直流变压器软开关调制分析方法，属于智能配电网领域。所述方法包括：调节并确定直流变压器的相移量；根据直流变压器的相移量以控制直流变压器的电压变比；根据直流变压器的电压变比和相移量以确定实现软开关的条件；在直流变压器的软开关下对直流变压器进行调制分析。本发明所给出的调制分析方法能有效地分析和比较双主动型直流变压器在梯形波和三角波电流调制方法下的功率特性和损耗特性，为直流变压器软开关调制方法的选取给出了参考。

技术领域

本发明属于智能配电网领域，尤其涉及一种双主动桥型直流变压器软开关调制分析方法。

背景技术

可再生能源的大力推广、负荷的迅速增长及多元化接入正改变着传统配电网的结构形态与运行特点。现有配电系统面临供电容量不足、电能质量难以保障、供电可靠性降低等问题。新的发、用电形势对配电智能化提出了更高要求。如何高效利用可再生能源并兼容多元化用电需求，在保障电能经济化传输、分配的同时提高供电质量与可靠性是智能配电网发展的重要目标。

直流变压器作为高效、高功率密度、高可靠性以及多功能的典型智能设备被广泛应用于配电网柔性智能互联系统中。在直-直配电网互联的应用场景中，直流变压器可以作为独立的关键设备直接应用；而在交-交、交-直配电网互联的应用场景中，直流变压器也是用于实现电气隔离、功率调节、电压控制、故障切除的关键设备。发展至今，直流变压器种类繁多、拓扑多样。其中，以双有源桥为基础的双主动桥型直流变压器由于具有功率密度高、能量可以双向流动以及容易实现软开关等优点而被广泛应用。

在双主动桥型直流变压器中，梯形波电流调制是应用最为广泛的调制方法。在梯形波调制方法下，直流变压器中的所有开关管均可以实现零电压开通。然而，当直流变压器两端的电压不匹配时，变压器的软开关行为可能会丢失。同时，所有关断行为均为硬关断，这进一步限制了直流变压器的效率提升。

除此之外，三角波电流调制也是直流变压器中常用的调制方法。三角波电流调制主要用于实现部分开关管的零电流关断以提高变换器的运行效率。在三角波电流调制中，仅有两个开关管是硬关断，其余开关管均为零电流关断。然而，三角波调制中硬关断的两个开关管的关断电流远大于梯形波调制中的关断电流，这使得直流变压器在不同工况中的两种调制方法下运行效率比较变得模糊不清。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种双主动桥型直流变压器软开关调制分析方法。

所述方法包括：确定直流变压器的相移量；根据直流变压器的相移量以控制直流变压器的电压变比；根据直流变压器的电压变比和相移量以确定实现软开关的条件；在直流变压器的软开关下对直流变压器进行调制分析。

所述根据直流变压器的电压变比和相移量以确定实现软开关的条件包括：当所述直流变压器的调制方法为梯形波电流调制的时候，实现软开关的条件为所述G_TPM表示梯形波电流调制下电压变比，所述D表示梯形波调制下相移量；当所述直流变压器的调制方法为三角波电流调制的时候，实现软开关的条件为1-D₁≤G_TRM＜1，所述G_TRM表示三角波电流调制下电压变比，D₁表示梯形波调制下相移量。

所述在直流变压器的软开关下对直流变压器进行调制分析包括实现软开关后，直流变压器在梯形波电流调制和三角波电流调制下进行调制分析。

所述直流变压器在梯形波电流调制和三角波电流调制下的调制分析包括传输功率的分析，所述传输功率为所述P_TPM和P_TRM为直流变压器在梯形波电流调制和三角波电流调制下的功率，所述v_h1和i_h1为直流变压器交流侧的电压和电流，所述V₁和V₂为直流变压器输入电压和输出电压，所述f_s为直流变压器的开关频率，所述L表示直流变压器上的储能电感，所述T_hs为开关周期的一半。