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1、电子电力变压器的控制及电子电力变压器的控制及 10kV10kV 工业样机实现工业样机实现 随着科学技术的进步,现代电力系统出现了许多变化,其中包含以下几点： 随 着可再生能源的大规模接入,电网能量来源多样化;直流输电与交流输电并存； 微 网、智能配网等新概念层出不穷。这些新的发展方向都有同样的需求,电网需要 更多的控制和调节手段。 作为电网的核心设备,传统的电力变压器作用单一,并不能很好的满足未来 电网的需求。作为一种新型的电力变压器,电子电力变压器不仅可以实现传统电 力变压器的功能,还可以实现连续有载调压、无功调节、谐波隔离、短路电流阻 断、新能源并网、交直流混合组网等新的功能。 电子电力变
2、压器具有多种控制和调节的手段,在未来电网中将有广阔的发展 空间。 本文首先分析了采用星型接法和分离直流母线的三相电子电力变压器在不 平衡条件下的工作情况。 比较了零序电压和负序电流的有功调节能力。 分析了采用负序电流调节有功 功率,电网电压发生各种不平衡跌落时变换器的最大输入电流和变换器的工作范 围。 同时提出了一种新的内环电流指令值的生成方法,此方法可以加快电网电压 跌落时控制系统的响应速度,减小直流电压偏差。对采用分离直流母线拓扑结构 的电子电力变压器高低压直流母线的二次纹波进行了详细分析,采用降阶的方法 对 dc-dc 变换器建模,得到其平均状态空间模型。 针对输入级和输出级频率相同的情
3、况,提出一种二次功率最优分配策略,使 高低压直流二次功率整体最小的同时,二次功率均匀分配在高低压直流母线上。 提出了两种二次功率最优分配控制器,并设计了控制器参数。 提出了一种基于模块化多电平的自平衡电子电力变压器拓扑结构,此结构不 增加主回路元件数量,不增加硬件成本,不增加硬件设计和制造的难度,方便模块 化组合成高压大功率装置。针对这种拓扑结构,提出了相应的控制算法。 此控制算法采用无功电流注入法扩大级联 H 桥可以承受的最大有功功率不 平衡。 控制策略中,将无功电流分成超前无功电流和滞后无功电流两种,并采用优 化算法得出各种不平衡条件下所需最小无功电流的大小。 对 10kV 三相电子电力变压器工业样机的主回路拓扑、参数与组装、控制系 统构架、控制与保护系统、动模试验与现场试验等进行了阐述与分析。主回路采 用模块化设计方法,降低了成本,降低了维护难度,方便装置的进一步扩展。 采用低压侧直流电压反馈控制输入级 H 桥,省去了高压直流电压测量模块, 降低了成本。分析了相内均压的各种可能方案的优缺点,选用调节输出级功率均 压的方案。 在原有的输出级均压方法的基础上,提出了一种新的均压方法。此方法可以 有效消除原有输出级均压方法中带来的无功功率环流。 动模试验和现场试验验证了电子电力变压器工业样机在恒频恒压输出、 负荷 不对称、无功功率补偿、谐波抑制方面的良好性能。