電力電子變壓器并聯(lián)運行動(dòng)態(tài)仿真

引 言

電力電子變壓器PET（Power－Electronic Transformer）作為一種新型的電力變壓器，得到了國內外研究人員越來(lái)越多的關(guān)注。它是一種含有電力電子變換器且通過(guò)高頻變壓器實(shí)現磁耦合的變電裝置。PET在完成常規的變壓、隔離和傳遞能量的同時(shí)，還可起到電能質(zhì)量控制器的作用，是一種多功能的新型變壓器。將其用于配電系統既可實(shí)現降壓又可保證電能質(zhì)量[1]。

兩臺或數臺PET并聯(lián)運行是變壓器的一種重要運行方式，具有重要的研究?jì)r(jià)值。但當前國內外對于PET的研究主要集中于其拓撲結構和控制策略上，對其在電力系統中的應用及其運行特性的研究相對薄弱。文獻[2]采用主從式控制方案解決并聯(lián)PET輸出交流側的并聯(lián)均流問(wèn)題；文獻[3]對并聯(lián)PET負載發(fā)生階躍變化以及帶非線(xiàn)性負載的動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行了仿真研究。本文對配電用并聯(lián)PET負荷分配的控制策略進(jìn)行研究，并對典型操作進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真[2,3] 。

1 PET的基本結構和控制策略

PET的基本拓撲結構分為交-交-交變換器和交-直-交-直-交雙直流變換器。前者結構簡(jiǎn)單，但可控性不高：后者結構復雜，控制策略完善，實(shí)用性較強。典型的交-直-交-直-交雙直流拓撲結構如圖1所示。

PET原邊的電壓型PWM整流電路采用解耦的電壓、電流雙閉環(huán)控制，無(wú)論變壓器的負載是感性還是容性，只要在一定的范圍內，都可使電網(wǎng)的功率因數接近1；原邊的單相逆變電路實(shí)現高頻逆變，采用開(kāi)環(huán)控制即可。為減小變壓器的體積和重量，變壓器導磁材料采用鐵氧體等高導磁磁芯。變壓器副邊整流電路用于實(shí)現高頻整流，對配電變壓器不考慮能量的雙向流動(dòng)，故其采用不控整流電路。為輸出恒壓、恒頻的交流電壓，PET副邊逆變電路采用電壓閉環(huán)控制[4]。

2 PET并聯(lián)運行控制原理

兩臺或數臺PET并聯(lián)運行是提高系統可靠性和擴大容量的一種有效途徑，有關(guān)PET并聯(lián)運行的研究尚不夠深入。PET副邊逆變器與US的逆變器工作原理一致，而多臺UPS的并聯(lián)運行方面的成果比較豐富[5-7],在研究PET的并聯(lián)問(wèn)題時(shí)可以借鑒。

目前提出的PET并聯(lián)控制方法主要有：集中控制方式、主從控制方式、分布邏輯控制方式和無(wú)互連線(xiàn)控制方式[2]。本文主要針對兩臺無(wú)互連線(xiàn)的PET的并聯(lián)運行問(wèn)題進(jìn)行研究。圖2是兩臺PET并聯(lián)系統結構圖，其原方接于同一公共母線(xiàn)。

為了避免并聯(lián)變壓器出現環(huán)流，各臺PET的二次側電壓的頻率、幅值、相位必須保持一致；為實(shí)現并聯(lián)變壓器之間有功負荷和無(wú)功負荷的穩定分配，各臺PET應具有有功調差特性和無(wú)功調差特性。具有調差特性的PET副邊逆變器控制結構圖如圖3所示。