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時間：2019年11月13日 分類：電子論文 次數：288
本文主要對電力電子變壓器的特點與優勢及在輸電系統中的控制策略進行研究，同時也使得電網向著智能化的方向發展。但傳統的配電變壓器不能很好的滿足智能電網的要求，在這一背景下，將無功補償、電壓變換、電氣隔離等功能集于一身的電力電子變壓器代替了傳統配電變壓器，更好的滿足智能電網的使用需求。
【關鍵詞】電力電子變壓器,輸電系統,控制策略
電力電子變壓器在電網的使用中除了具備傳統變壓器的功能外，還具備以下特點：(1)既能對交流電網進行保護，也能與直流電源連接。(2)其采用高頻變壓器，所需的導線、鐵絲較少，減少金屬用量。(3)兼有智能自保護功能。所以其在電網中得到了廣泛的應用，從上述可以看出其是集可再生并網、電氣隔離等多功能與一體的電力電子設備。所以對其的工作原理及在輸電系統中的控制策略進行研究具有重要意義，以期能夠在電網建設中更好發揮作用。
1電力電子變壓器的優勢及特點
通過將電力電子變壓器與三相電力電子變壓器的已有拓撲進行對比，可發現其具有以下的優勢及特點。
1.1三相結構，提高電壓質量
在高壓交流側采用的MMC設備為三相交流器，就也就使得三相之間存在共同的交流母線，若是電力電子變壓器采用三相的結構，那么其直流母線就不會存在低頻波動，所以無需投放二倍頻濾波器就能夠有效提升電壓的質量。
1.2減少高頻變壓器數量
通過對上圖進行觀察，可以從中看出電力電子變壓器每相皆需要6個高頻變壓器，這樣三相共需要18個高壓變頻器，但是通過對電力電子變壓器進行觀察發現其只需要10個高頻變壓器。所以在配電網中使用電力電子變壓器能夠減少高壓變頻器的數量，從而使得電力電子變壓器的功率密度得到提高，這樣可以減少造價。
1.3減少開關數量
若是將電力電子變壓器應用到配電網的使用中，其可以使得電子開關數量及變壓器的數量有效減少，而直流電壓的質量能由于其投入明顯提高。
2電力電子變壓器在輸電系統中的控制
2.1內部參數
若想對電力電子變壓器在輸電系統的控制策略進行研究，則應分別對電力電子變壓器中的高壓交流側MMC、中間ISOP隔離型DC-DC及低壓側的三相四橋臂逆變器在輸電系統中的控制策略進行研究與分析。
2.2高壓交流側MMC
在輸電系統中可將高壓交流側MMC作為并網交流器，主要是因為在輸電系統中的控制策略中高壓交流側MMC與傳統的PWM并網逆變器/整流器相似。所以在輸電系統中在對MMC進行控制的時候，其內環及外環的調節器均采用比例積分調節器。
若是直流電壓的定值為16kV，而電網側功率的因數為1，則其高壓交流電網的無用電流igq為0。而本文所選定的電壓環調節參數為HPIudcH(s)=0.055+0.5/s;電壓環調節期參數為HPIig(s)=50+6000/s。
根據上式，若是想提高直流電壓的利用率，則應該將高壓交流側MMC采用三次諧波的方式注入脈寬調制，這樣能夠使得電容器的電壓得到很好的平衡。而MMC經過脈寬調制，其載波頻率為5kHz。根據對MMC的相關研究觀察可知MMC的上下臂之間各有10個模塊，所以這也就相當于IGBT的開關頻率為500Hz，從而使得其與高壓大功率設備的應用場合相吻合。
2.3ISOP隔離型DC-DC
在電力電子變壓器的設計中，其中間含有多個隔離性型的DC-DC變換交流器，而通過這些變換交流器相串聯，從而形成雙H橋，這樣可以使得功率雙向流動。DC-DC變換交流器在使用時通常會使用輸入串聯、輸出并聯的連接方式，這就可以使得高壓側的變換器與并聯在一起的低壓側變換器進行能量的交換。
在輸電系統中對DC-DC變換交流器所采用的的控制方式為開環控制的方式，其主要是指變壓器的低壓側電壓及高壓側電壓分別占方波電壓的50%，這樣就會使得兩側的相位相同。而也會使低壓側和高壓側的H橋中的IGBT可以進行雙極調制。對于電力電子變電器中DC-DC變換交流器而言，其阻抗主要包括諧振電容、諧振電感的等效內阻，而這樣就極有可能導致DC-DC變換交流器的阻抗為0。通過上述可以看出，若是在輸電系統中對DC-DC變換交流器采用開環控制的方法，則會使得其給定值與輸出電壓之間誤差減小，通常誤差為1%。
2.4低壓側的三相四橋臂逆變器
低壓側的三相四橋臂逆變器其主要是由四個橋臂而構成的，分別為n，a，b，c，其中橋臂n的電壓與負載電壓無關，a，b，c的三相輸出電壓可作為3個單項逆變器對其進行獨立控制。在對單相逆變器的輸出電壓進行控制的時候，其控制策略的選擇較為多樣，而本文則主要選擇傳統的雙閉環控制策略，主要是指內環電感電流控制環+外環電壓環控制環。而其中的內環調節器為比例調節器，外環調節器為比例諧振調節期。
3總結
綜上所述，本文主要對電力電子變壓器的優勢及特點進行了分析探討，并對電子電力變壓器的不同環節在輸電系統中的控制策略進行了分析，并提出相應的控制策略，以期電力電子變壓器在輸電系統中能夠起到最優的工作效果。
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