電力電子變壓器在電網(wǎng)故障中的控制策略

1、電力電子變壓器在電網(wǎng)故障中的控制策暁摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，電力供應(yīng)缺口與人們對(duì)電力的需求增 長(zhǎng)之間的矛盾越來(lái)越明顯。減弱和消除電力電子變壓器在電網(wǎng)故障。如何 保證供給用戶可靠和合乎標(biāo)準(zhǔn)的電能，確保用戶電氣設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 已成為急需解決的課題，文章重點(diǎn)就電力電子變壓器在電網(wǎng)故障中的控制 進(jìn)行了分析和探討。關(guān)鍵詞：電力電子變壓器；電網(wǎng)故障；電氣設(shè)備目前，太陽(yáng)能、風(fēng)力及小水電等分布式發(fā)電系統(tǒng)占整個(gè)能源結(jié)構(gòu)的比 重近年逐步上升，有望成為今后的主要能源來(lái)源。分布式電源交直流兼有, 容量小，分布廣，且英電壓或頻率波動(dòng)性較大，如何有效可靠地將它們?nèi)?入電力系統(tǒng)也是今后需要解決的問(wèn)題之一。而電力電子

2、變壓器交直流壞節(jié) 兼有，故可靈活地將各種分布式電源接入電力系統(tǒng)。本文在分析了 pet基 本原理和實(shí)現(xiàn)方案的基礎(chǔ)上，為了簡(jiǎn)化控制算法，提出了簡(jiǎn)化的pet穩(wěn)態(tài) 分析物理模型。鑒于傳統(tǒng)pi控制的一些缺點(diǎn)舊，在其中加入復(fù)數(shù)積分和 微分環(huán)節(jié)之后，提出了比例一復(fù)數(shù)積分一微分控制策略，并將英應(yīng)用于pet 控制屮，使pet輸出電壓在波形質(zhì)量和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度方面冇了一左地提高。 針對(duì)目前pet在短路故障條件下的應(yīng)用文獻(xiàn)比較少，將設(shè)計(jì)的pet應(yīng)用于 配電系統(tǒng)，針對(duì)電力系統(tǒng)中發(fā)生次數(shù)最多的單相接地短路，在 mallab/simulink環(huán)境中進(jìn)行了仿真研究。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)pet在發(fā)生單相接地短路故障的情況下，二次側(cè)

3、輸出電壓仍控制在理想的范i韋i內(nèi)，保 證良好的供電質(zhì)量，對(duì)負(fù)載不間斷地供電。1、pet基本結(jié)構(gòu)根據(jù)電壓變換過(guò)程屮冇無(wú)直流壞節(jié)，pet有2種基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，第1 種為交一交一交變換，第2種為交-直-交-直-交變換。前者變換過(guò)程中無(wú) 直流環(huán)節(jié)，使用的功率電子器件比較少，可控性不高，在一些對(duì)二次側(cè)輸 出電壓要求較高的場(chǎng)合，一般不適用。而后者在變換過(guò)程中存在直流環(huán)節(jié), 使用的功率器件較多，可控性高，并且控制策略完善，應(yīng)用范闈廣。pet 基本工作原理為：三相工頻交流母線高壓經(jīng)過(guò)pwm整流變成直流，再經(jīng)過(guò) 高頻逆變電路將直流電壓變成高頻方波，接著經(jīng)過(guò)高頻變壓器變壓，高頻 方波電壓再經(jīng)過(guò)高頻整流電路變成直流電

4、壓，最后直流電壓經(jīng)過(guò)三相脈沖 寬度調(diào)制pwm逆變成三相工頻低壓輸出，經(jīng)三相l(xiāng)c無(wú)源濾波器濾波后給 三相負(fù)載供電。由于電力電壓器的體積和重量均與其工作電壓的頻率成反 比，所以高頻變壓器的使用能極大地減小傳統(tǒng)電力變壓器的體積和重量。 單相高頻逆變電路產(chǎn)生高頻方波，以降低pet的體積，為簡(jiǎn)化控制算法， 本文對(duì)這一級(jí)逆變電路和pet副邊的單相高頻整流電路均采用不控方式處 理，同時(shí)考慮中間高頻變壓器的作用，將拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為穩(wěn)態(tài)物理模型。2、輸出逆變側(cè)控制策略由于占電網(wǎng)接地故障的百分比最高的單相接地故障屬于不對(duì)稱故障， 而傳統(tǒng)的雙閉環(huán)控制策略在電網(wǎng)不對(duì)稱情況下，輸出直流電壓出現(xiàn)倍頻分 量，從而不能得到一個(gè)穩(wěn)定直流輸出電壓，而如果在逆變側(cè)仍然使用傳統(tǒng) 的雙閉環(huán)控制器，將不能得到理想的三相交流逆變電壓，所以對(duì)pet二次 側(cè)的逆變器控制算法進(jìn)行改進(jìn)，使逆變器具有較好的穩(wěn)態(tài)輸出特性和較快 的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。3、結(jié)束語(yǔ)本文通過(guò)分析pet的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，針對(duì)電網(wǎng)屮發(fā)生頻率比較高的單相接 地短路故障，指出整流側(cè)采用傳統(tǒng)的電壓、電流雙環(huán)控制方案時(shí)，直流輸 出電壓將發(fā)生較大的波動(dòng)，因此在逆變側(cè)不宜再采用傳統(tǒng)的pi控制器。 本文采用pcid控制器，設(shè)計(jì)了穩(wěn)態(tài)輸出效果良好的pet,并將其應(yīng)用于配 電網(wǎng)中，對(duì)敏感負(fù)載進(jìn)行供電。仿真結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的pet在配電網(wǎng)母 線發(fā)生單相接地故障時(shí)，仍能保持輸出