[发明专利]倍压式串联谐振变换器的短路电流钳位抑制方法及系统

说明书

本发明涉及一种倍压式串联谐振变换器的短路电流钳位抑制方法及系统，其包括：获取变换器的输出电流，计算短路电流给定阈值与输出电流的第一差值，根据第一差值判定发生短路故障；通过第一差值获取变换器中变压器输入电压的正负工作脉宽，通过调整正负工作脉宽进而对短路电流峰值进行调控；检测短路电流平均值，并计算短路电流平均值给定阈值与短路电流平均值的第二差值，由第二差值获取变换器的工作频率，控制工作频率实现对短路电流平均值的调控；调控后的正负工作脉宽和工作频率经PWM调制后，得到变换器内各IGBT的驱动信号。本发明提升了倍压式串联谐振变换器的运行安全性，还可以维持故障特性，用于故障定位。

技术领域

本发明涉及一种电力电子技术领域，特别是关于一种倍压式串联谐振变换器的短路电流钳位抑制方法及系统。

背景技术

串联谐振变换器具有软开关、高效率、小体积等诸多优良特点，获得了研究人员的长期关注，并在直流电源以及新能源直流变压领域中得到了广泛应用。串联谐振变换器与多倍压整流电路相结合，构成的倍压式串联谐振变换器可作为直流变压器，用于新能源直流汇集。相比于传统的双有源桥式变换器，倍压式谐振变换器升压比高、可以实现全范围软开关、能减小损耗，有利于高频化和轻量化。这使得其应用场景易于扩展，适用于深远海或偏远内陆的新能源电能的直流汇集。

但是目前倍压式串联谐振变换器在新能源直流汇集应用中面临一个瓶颈问题，即稳态工作时，谐振变换器工作在谐振频率附近，故谐振网络阻抗接近于0，因此当发生短路故障后，短路电流短时间内将达到一个极大的峰值，且电路电流不可控，严重威胁变换器工作。对于深远海或偏远内陆的应用场景，维修不便且人工成本高昂，短路故障不但威胁变换器本身的安全，还会影响整个新能源输电系统的故障穿越能力。

此外，对于新能源直流汇集，各个汇集直流变压器常采用输入并联输出并联结构。当系统中某线路发生短路故障后，各变换器不能立即闭锁，反而要持续运行一段时间，以保证控保系统能够识别和定位故障发生位置。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种倍压式串联谐振变换器的短路电流钳位抑制方法及系统，其提升了倍压式串联谐振变换器的运行安全性，还可以维持故障特性，用于故障定位。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种倍压式串联谐振变换器的短路电流钳位抑制方法，其包括：获取变换器的输出电流，计算短路电流给定阈值与所述输出电流的第一差值，根据所述第一差值判定发生短路故障；发生短路故障时，通过所述第一差值获取变换器中变压器输入电压的正负工作脉宽，通过调整所述正负工作脉宽进而对短路电流峰值进行调控；检测短路电流平均值，并计算短路电流平均值给定阈值与所述短路电流平均值的第二差值，由所述第二差值获取变换器的工作频率，控制所述工作频率实现对短路电流平均值的调控；调控后的所述正负工作脉宽和所述工作频率经PWM调制后，得到变换器内各IGBT的驱动信号。

进一步，所述获取变换器的输出电流的方法包括：

在谐振电容并联钳位二极管，所述钳位二极管的阴极与所述谐振电容的正极连接，所述钳位二极管的阳极与所述谐振电容的负极连接；

正常工作时，电流经所述谐振电容后输出，作为所述输出电流；

短路时，所述谐振电容电压为零，短路电流流过所述钳位二极管后输出，作为所述输出电流。

进一步，所述根据所述第一差值判定发生短路故障，包括：所述第一差值为负值时，判定发生短路故障。

进一步，所述通过所述第一差值获取变压器输入电压的正负工作脉宽，包括：将所述第一差值经PI控制器后生成所述正负工作脉宽。

进一步，所述通过调整所述正负工作脉宽进而对短路电流峰值进行调控，所述调控规律为：