電力電子變壓器自治運(yùn)行控制策略

李亞麗

摘要：電力電子變壓器是一種新型的變壓器，它不僅具有電壓可變的功能，而且可以并聯(lián)運(yùn)行。無(wú)論是電壓還是電流波形，都可以靈活地進(jìn)行控制，提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本文主要闡述了PET的控制策略。

關(guān)鍵詞：電力電子 變壓器 控制策略

電力電子變壓器可以簡(jiǎn)單地寫(xiě)為PET。在國(guó)外，這一領(lǐng)域取得了新的突破。特別是在工業(yè)配電系統(tǒng)中，PET已經(jīng)取得了良好的效果。近年來(lái)，我國(guó)開(kāi)始研究PET，主要研究了PET的新拓?fù)浜涂刂撇呗裕〉昧艘欢ǖ倪M(jìn)展，并發(fā)揮了重要作用。

1 PET提高電能質(zhì)量的控制策略

1.1 AC/AC型PET控制策略

1.1.1 電壓有效值控制

這種控制策略不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且易于控制，但也存在缺點(diǎn)。當(dāng)輸入電壓處于頻繁變化的狀態(tài)時(shí)，由于數(shù)值計(jì)算電路將使用大量的計(jì)算時(shí)間，因此不能立即抑制輸出電壓，從而造成嚴(yán)重的影響。

1.1.2 電壓瞬時(shí)值的控制

控制策略的框圖如圖1所示?？刂撇呗跃哂忻黠@的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)瞬時(shí)電壓，可以很好地控制PET的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。它可以快速抑制不同的動(dòng)態(tài)電能，并減小其對(duì)輸出電壓的副作用。

1.1.3 四級(jí)開(kāi)關(guān)的控制策略

在開(kāi)關(guān)動(dòng)作中，如果電流突變，電壓過(guò)大，為了保護(hù)電力電子器件，通過(guò)四開(kāi)關(guān)，有效地防止短路，即使沒(méi)有吸收電路，開(kāi)關(guān)器件也可以安全地改變，然后減少損耗開(kāi)關(guān)。

1.2 AC/DC/AC型PET控制策略

1.2.1輸入級(jí)的控制策略

在電力系統(tǒng)中，通過(guò)PET的輸入電平控制，交流電壓將變成直流電壓，這將有助于嘲笑電路的下一級(jí)。對(duì)于傳統(tǒng)整流電路，主要通過(guò)二極管、晶閘管整流，這種方式對(duì)電網(wǎng)造成了很大的污染，如果選擇PWM技術(shù)，除了整流網(wǎng)絡(luò)側(cè)的正弦電流成為現(xiàn)實(shí)，還可以改變功率因數(shù)。

1.2.2隔離級(jí)的控制策略

對(duì)于PET隔離級(jí)來(lái)說(shuō)，通過(guò)一次側(cè)逆變器，是把輸入級(jí)的直流改變成為高頻的交流電，再通過(guò)變壓器藕合到二次側(cè)，經(jīng)過(guò)整流器成為直流的電壓。

1.2.3輸出級(jí)的控制策略

對(duì)于PET輸出級(jí)，指的是把隔離級(jí)所輸出的直流電變成工頻的交流電。

2 無(wú)功優(yōu)化控制策略

對(duì)于無(wú)功優(yōu)化控制，主要的方法是改變變壓器，一個(gè)是開(kāi)關(guān)，兩個(gè)是電容器。然而，這種控制經(jīng)常導(dǎo)致電壓崩潰，從而造成大面積停電。對(duì)于PET操作的穩(wěn)定性，應(yīng)該基于簡(jiǎn)化的PET模型。對(duì)于PET的初級(jí)側(cè)，應(yīng)選擇直流電壓的控制策略，控制PET和系統(tǒng)的無(wú)功功率，PET的雙面控制策略可分為基于負(fù)載的兩種類型。

（1）雙面有功負(fù)載由恒功率控制。

（2）通過(guò)設(shè)置交流電壓來(lái)控制具有無(wú)源負(fù)載的雙面系統(tǒng)。

3 PET與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的協(xié)調(diào)控制策略

PET是一種新型的輸變電設(shè)備。除了傳統(tǒng)的變壓器功能外，還可以靈活地控制一側(cè)和兩側(cè)的運(yùn)行。在很大程度上提高了傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并提供了遠(yuǎn)距離傳輸?shù)姆桨?。?yōu)點(diǎn)：對(duì)PET和發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的控制更加協(xié)調(diào)，可以控制交流側(cè)的電壓、電流和功率，并實(shí)時(shí)控制電壓、電流和功率。同時(shí)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制增加了系統(tǒng)的阻尼，使電源的特性得到了很好的改善。

4 變壓器并聯(lián)運(yùn)行的控制策略

4.1 主從控制策略

對(duì)PET進(jìn)行主從控制時(shí)，主機(jī)可是1臺(tái)，也可能是多臺(tái)，通過(guò)恒壓、恒頻，可以穩(wěn)定公共母線的頻率、頻率，使波形是正弦波，在主機(jī)之外，均屬于從機(jī)，通過(guò)對(duì)從機(jī)電流的有效控制，能夠使電流均衡。對(duì)于公共母線的電壓，主要靠主機(jī)來(lái)建立、維持，并且，為從機(jī)發(fā)送相應(yīng)的控制指令。其優(yōu)勢(shì)有：不用測(cè)量負(fù)載電流，很容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展。對(duì)于負(fù)載電流的均衡性，PET和公共母線的線阻抗影響較小。缺點(diǎn)為：如果主機(jī)發(fā)生故障，系統(tǒng)不能正常的運(yùn)行。

為了解決以上的問(wèn)題，應(yīng)該選擇1根信號(hào)聯(lián)絡(luò)線，以此來(lái)反映主機(jī)的工作情況，如果主機(jī)發(fā)生故障，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)地選擇一臺(tái)正常工作從機(jī)的PET，將其當(dāng)作主機(jī)，確保系統(tǒng)能夠正常的工作。

4.2 集中式功率偏差控制策略

對(duì)于集中控制中心，控制系統(tǒng)主要依賴于功率偏差控制系統(tǒng)。當(dāng)同步信號(hào)被控制時(shí)，如果從每個(gè)并聯(lián)PET輸出的電壓頻率和相位接近，則每個(gè)PET電流偏差可以通過(guò)電壓幅度的差異來(lái)確定。如果電流共享的精度再次提高，則可以通過(guò)有功或無(wú)功功率來(lái)補(bǔ)償。有功電流取決于相角差，無(wú)功電流取決于電壓幅值差，相位可以通過(guò)有源誤差補(bǔ)償，電壓幅值可以通過(guò)無(wú)功功率偏差來(lái)補(bǔ)償。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：系統(tǒng)的效率更高。缺點(diǎn)是：為了檢測(cè)系統(tǒng)中PET的數(shù)量和總的負(fù)載電流，很難擴(kuò)展系統(tǒng)。如果有一個(gè)故障點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)癱瘓。

4.3 并聯(lián)控制的策略

并聯(lián)控制的策略主要是針對(duì)各個(gè)中心環(huán)節(jié)的控制權(quán)，做到分散與獨(dú)立，讓各個(gè)模塊的單元可以獨(dú)立工作，把控制權(quán)交于各個(gè)PET，讓各個(gè)PET測(cè)定自己的功率、電壓，然后，傳遞于其它的模塊，同時(shí)，還能夠收到其它模塊發(fā)出的電壓信號(hào)等，通過(guò)有關(guān)基準(zhǔn)的信號(hào)，做出綜合的判斷。

對(duì)于分散邏輯的控制，實(shí)現(xiàn)了"N+1”的運(yùn)行模式，即使有1個(gè)模塊出現(xiàn)故障，其它的模塊依然可以正常工作。缺點(diǎn)為：在各模塊之間的聯(lián)絡(luò)線比較多，讓系統(tǒng)變得更加的復(fù)雜性，很大程度上降低了系統(tǒng)的可靠性。

4.4 無(wú)聯(lián)絡(luò)線控制的策略

基于調(diào)節(jié)原理，主要是通過(guò)公共總線的輸出電壓和負(fù)載信息獨(dú)立控制PET控制電路，然后根據(jù)調(diào)節(jié)公式調(diào)節(jié)電壓的幅值和頻率。優(yōu)點(diǎn)：PET的并聯(lián)安裝是免費(fèi)的，不受地域限制。缺點(diǎn)：與主從控制相比，它不能有一個(gè)特殊的電流分配回路，不能同時(shí)得到精確的輸出電壓。為了實(shí)現(xiàn)良好的均流效果，必須犧牲PET出口的電壓幅值。

4.5 交直流混合并聯(lián)的控制策略

為了控制并聯(lián)運(yùn)行，前四種控制策略針對(duì)交流均流問(wèn)題。假定兩個(gè)PET直流母線處于并聯(lián)狀態(tài)。除了處理交流均流問(wèn)題外，還應(yīng)解決直流均流問(wèn)題。

4.6基于分散邏輯的并聯(lián)控制策略

基于分散邏輯的并聯(lián)控制策略的控制思路是分散和獨(dú)立系統(tǒng)各個(gè)中心環(huán)節(jié)的控制權(quán)，使各個(gè)模塊單元獨(dú)立運(yùn)行，無(wú)須依靠中心控制或系統(tǒng)其它模塊的控制單元。其控制思想為：將控制權(quán)分給各PET，由各PET檢測(cè)出自身功率和電壓，將其傳遞到其它模塊，與此同時(shí)還可以接受其它模塊傳來(lái)的功率和電壓信號(hào)，對(duì)此進(jìn)行綜合判斷，確定各自基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行控制。

4.7基于調(diào)差原理的無(wú)聯(lián)絡(luò)線控制策略

基于調(diào)差原理的無(wú)聯(lián)絡(luò)線控制也稱基于下垂特性的無(wú)互聯(lián)線控制。其實(shí)現(xiàn)思想為：各個(gè)PET有獨(dú)立的控制電路，根據(jù)PET輸出側(cè)公共母線電壓與負(fù)載信息，結(jié)合調(diào)差公式對(duì)電壓幅值和頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，有效地實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的合理分配。

5 總結(jié)

由于外部條件復(fù)雜多變，許多地方電壓高，功率大。因此，提出了一種新型的PET。然而，出現(xiàn)許多失敗案例。為了控制電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，應(yīng)優(yōu)化PET拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略，只有這樣才能滿足電力系統(tǒng)的要求。

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