本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種自耦電力電子變壓器及其輸出功率的控制方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在輸電系統(tǒng)中，主要起變壓和功率輸送作用的傳統(tǒng)自耦電力變壓器被廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)自耦電力變壓器具有效率高、成本低、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但是它也具有明顯的缺點(diǎn)，例如：體積和重量大、空載損耗大、輸送功率不可控、電能質(zhì)量不可控以及自身消耗無功等。

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子變壓器(PET，Power electronic transformer)或固態(tài)變壓器(SST，Solid-state transformer)的概念被提出用來改善和解決傳統(tǒng)電力變壓器存在的問題。PET結(jié)構(gòu)上一般可分為輸入級(jí)、隔離級(jí)和輸出級(jí)三級(jí)結(jié)構(gòu)，其基本特點(diǎn)是輸入輸出之間經(jīng)過高頻DC/DC隔離，PET在電壓等級(jí)較低、容量較小的配電網(wǎng)已逐步開展示范和應(yīng)用，但在輸電領(lǐng)域，由于電壓等級(jí)高、容量大，目前尚未有適用于輸電系統(tǒng)的PET，特別是能夠替代高效率的傳統(tǒng)自耦電力變壓器的PET。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供一種自耦電力電子變壓器，效率高，有功和無功功率可控性強(qiáng)，且體積小、重量輕，適用于輸電系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用以下技術(shù)方案：

一種自耦電力電子變壓器，包括公共直流電容和若干個(gè)相單元電路，所述相單元電路包括第一電感、第二電感、N個(gè)H橋模塊以及N個(gè)隔離型雙向DC/DC模塊；

各個(gè)所述隔離型雙向DC/DC模塊的第一直流端口均與公共直流電容并接，各個(gè)所述隔離型雙向DC/DC模塊的第二直流端口均與對(duì)應(yīng)的所述H橋模塊的直流端口連接；

第1至第N個(gè)H橋模塊的交流端口依次級(jí)聯(lián)，第1個(gè)H橋模塊的交流端口的第一出線與所述第一電感的一端連接，所述第一電感的另一端與第N個(gè)H橋模塊的交流端口的第二出線構(gòu)成高壓端口；

第k個(gè)H橋模塊的交流端口的第一出線與第二電感的一端連接，所述第二電感的另一端與第N個(gè)H橋模塊的交流端口的第二出線構(gòu)成低壓端口，其中2≤k≤N。

本發(fā)明還提供一種上述自耦電力電子變壓器的輸出功率的控制方法，包括如下步驟：

根據(jù)自耦電力電子變壓器的輸出功率目標(biāo)值，計(jì)算所述自耦電力電子變壓器中第1個(gè)H橋模塊至第k-1個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和，以及第k個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和；

根據(jù)所述1個(gè)H橋模塊至第k-1個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和對(duì)所述自耦電力電子變壓器中第1個(gè)H橋模塊至第k-1個(gè)H橋模塊進(jìn)行控制；根據(jù)所述第k個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和對(duì)所述自耦電力電子變壓器中第k個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊進(jìn)行控制。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種上述的自耦電力電子變壓器的輸出功率的控制系統(tǒng)，包括：

計(jì)算模塊，用于根據(jù)自耦電力電子變壓器的輸出功率目標(biāo)值，計(jì)算所述自耦電力電子變壓器中第1個(gè)H橋模塊至第k-1個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和，以及第k個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和；

控制模塊，用于根據(jù)所述1個(gè)H橋模塊至第k-1個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和對(duì)所述自耦電力電子變壓器中第1個(gè)H橋模塊至第k-1個(gè)H橋模塊進(jìn)行控制；以及根據(jù)所述第k個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和對(duì)所述自耦電力電子變壓器中第k個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊進(jìn)行控制。

本發(fā)明的自耦電力電子變壓器，高壓端口與低壓端口電氣上不隔離，效率高于傳統(tǒng)的隔離型PET。通過本發(fā)明提供的輸出功率的控制方法和系統(tǒng)，自耦電力電子變壓器傳送有功功率的方向、大小完全可控，而且高壓端口和低壓端口輸出無功功率的大小、方向獨(dú)立可控。另外，在隔離型雙向DC/DC模塊中可采用高頻或中頻變壓器，可使整個(gè)自耦電力電子變壓器具有體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的自耦電力電子變壓器一種可選的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中隔離型雙向DC/DC模塊和H橋模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的自耦電力電子變壓器另一種可選的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中自耦電力電子變壓器的輸出功率的控制方法的流程示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中一種計(jì)算H橋模塊交流端口基波電壓向量之和的方法的流程示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例中針對(duì)于單相電路設(shè)計(jì)的一種自耦電力電子變壓器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為圖6所示的自耦電力電子變壓器工作達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)的向量圖；

圖8為本發(fā)明的自耦電力電子變壓器的輸出功率的控制系統(tǒng)在一個(gè)實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合較佳實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)描述。顯然，下文所描述的實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管在下文中采用術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等來描述各種信息，但這些信息不應(yīng)限于這些術(shù)語(yǔ)，這些術(shù)語(yǔ)僅用來將同一類型的信息彼此區(qū)分開。例如，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，“第一”信息也可以被稱為“第二”信息，類似的，“第二”信息也可以被稱為“第一”信息。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部?jī)?nèi)容。

圖1是本發(fā)明的自耦電力電子變壓器在一個(gè)實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實(shí)施例中的自耦電力電子變壓器包括公共直流電容C0和若干個(gè)相單元電路100，若自耦電力電子變壓器接入的是三相電，則自耦電力電子變壓器中相單元電路100的個(gè)數(shù)為三。

參照?qǐng)D1所示，相單元電路100包括第一電感L1、第二電感L2、N個(gè)隔離型雙向DC/DC模塊10以及N個(gè)H橋模塊20。DC/DC變換是將一種直流電能轉(zhuǎn)換成另一種形式直流電能的技術(shù)，主要對(duì)電壓、電流實(shí)現(xiàn)變換。它在可再生能源、電力系統(tǒng)、交通、航天航空、計(jì)算機(jī)和通訊、家用電器、國(guó)防軍工、工業(yè)控制等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。通常DC/DC模塊都是單向工作的，單向DC/DC模塊只能將能量從一個(gè)方向傳到另一個(gè)方向，本實(shí)施例中采用隔離型雙向DC/DC模塊10則可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳輸，功率不僅可以從輸入端流向輸出端，也能從輸出端流向輸入端。它的輸入輸出電壓極性不變，但輸入、輸出電流的方向可以改變。

在本實(shí)施例中，各個(gè)隔離型雙向DC/DC模塊10的第一直流端口(圖1中隔離型雙向DC/DC模塊10左邊的端口)均與公共直流電容C0并接，各個(gè)隔離型雙向DC/DC模塊10的第二直流端口(圖1中隔離型雙向DC/DC模塊10右邊的端口)均與對(duì)應(yīng)的H橋模塊20的直流端口連接。

在本實(shí)施例中，第1至第N個(gè)H橋模塊20的交流端口依次級(jí)聯(lián)，即第1個(gè)H橋模塊20交流端口的第二出線(即圖2中H橋模塊20交流端口下方的出線)與第2個(gè)H橋模塊20交流端口的第一出線(即圖2中H橋模塊20交流端口上方的出線)相連，第2個(gè)H橋模塊20交流端口的第二出線與第3個(gè)H橋模塊20交流端口的第一出線相連，以此類推，第N-1個(gè)H橋模塊的第二出線與第N個(gè)H橋模塊的第一出線相連。第1個(gè)H橋模塊20的交流端口的第一出線與第一電感L1的一端連接，第一電感L1的另一端與第N個(gè)H橋模塊20的交流端口的第二出線構(gòu)成高壓端口；第k個(gè)H橋模塊20的交流端口的第一出線與第二電感L2的一端連接，第二電感L2的另一端與第N個(gè)H橋模塊20的交流端口的第二出線構(gòu)成低壓端口，其中2≤k≤N。

本實(shí)施例中的自耦電力電子變壓器，高壓端口與低壓端口電氣上不隔離，效率高于傳統(tǒng)的隔離型PET，而且傳送有功功率的方向、大小完全可控。高壓端口和低壓端口輸出無功功率的大小、方向獨(dú)立可控。

在一種可選的實(shí)施方式中，隔離型雙向DC/DC模塊為雙向全橋DC/DC模塊，參照?qǐng)D2所示，隔離型雙向DC/DC模塊10包括全控開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8，二極管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8，變壓器T1以及電容C1。其中，全控開關(guān)管Q1的源極分別與全控開關(guān)管Q3的漏極、二極管D1的陽(yáng)極以及二極管D3的陰極連接；全控開關(guān)管Q2的源極分別與全控開關(guān)管Q4的漏極、二極管D2的陽(yáng)極連接以及二極管D4的陰極連接，全控開關(guān)管Q2的漏極分別與全控開關(guān)管Q1的漏極、二極管D1的陰極連接；全控開關(guān)管Q3的源極分別與二極管D3的陽(yáng)極、全控開關(guān)管Q4的源極以及二極管D4的陽(yáng)極連接。

變壓器T1初級(jí)繞組的一端與全控開關(guān)管Q3的漏極連接，另一端與全控開關(guān)管Q4的漏極連接。在另一種可選的實(shí)施方式中，也可以在變壓器T1的初級(jí)繞組串接電感L3，即變壓器T1初級(jí)繞組的一端通過電感L3與全控開關(guān)管Q3的漏極連接，另一端與全控開關(guān)管Q4的漏極連接。

全控開關(guān)管Q5的源極分別與全控開關(guān)管Q7的漏極、二極管D5的陽(yáng)極以及二極管D7的陰極連接；全控開關(guān)管Q6的源極分別與全控開關(guān)管Q8的漏極、二極管D6的陽(yáng)極以及二極管D8的陰極連接，全控開關(guān)管Q6的漏極分別與全控開關(guān)管Q5的漏極、二極管D5的陰極連接；全控開關(guān)管Q7的源極分別與二極管D7的陽(yáng)極、全控開關(guān)管Q8的源極以及二極管D8的陽(yáng)極連接；變壓器T1次級(jí)繞組的一端與全控開關(guān)管Q7的漏極連接，另一端與全控開關(guān)管Q8的漏極連接；電容C1的一端與全控開關(guān)管Q6的漏極連接，另一端與全控開關(guān)管Q8的源極連接。

參照?qǐng)D3所示，且一并參照?qǐng)D1、圖2，全控開關(guān)管Q1的漏極以及全控開關(guān)管Q3的源極構(gòu)成隔離型雙向DC/DC模塊10的第一直流端口；全控開關(guān)管Q6的漏極以及全控開關(guān)管Q8的源極構(gòu)成隔離型雙向DC/DC模塊10的第二直流端口。隔離型雙向DC/DC模塊10的第一直流端口與公共直流電容C0連接，隔離型雙向DC/DC模塊10的第二直流端口與H橋模塊20的直流端口連接。

在隔離型雙向DC/DC模塊中，全控開關(guān)管可以是MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，也可以是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)，或者其他的全控開關(guān)器件。對(duì)于各個(gè)相單元電路100中的各個(gè)隔離型雙向DC/DC模塊10，其中的全控開關(guān)管均可以任意選擇，例如全控開關(guān)管Q1選擇使用MOSFET，而全控開關(guān)管Q2選擇使用IGBT，本發(fā)明對(duì)此不作限制。

在隔離型雙向DC/DC模塊10中，變壓器T1可采用高頻或中頻變壓器，其體積小、重量輕，從而使得整個(gè)自耦電力電子變壓器的體積小、重量輕。

在一種可選的實(shí)施方式中，參照?qǐng)D2所示，H橋模塊20包括全控開關(guān)管Q9、Q10、Q11、Q12以及二極管D9、D10、D11、D12。全控開關(guān)管Q9的源極分別與全控開關(guān)管Q11的漏極、二極管D9的陽(yáng)極以及二極管D11的陰極連接；全控開關(guān)管Q10的源極分別與全控開關(guān)管Q12的漏極、二極管D10的陽(yáng)極連接以及二極管D12的陰極連接，全控開關(guān)管Q10的漏極分別與全控開關(guān)管Q9的漏極、二極管D9的陰極連接。全控開關(guān)管Q11的源極分別與二極管D11的陽(yáng)極、全控開關(guān)管Q12的源極以及二極管D12的陽(yáng)極連接。

參照?qǐng)D2所示，全控開關(guān)管Q9的漏極和全控開關(guān)管Q11的源極構(gòu)成H橋模塊20的直流端口，全控開關(guān)管Q11的漏極和全控開關(guān)管Q12的漏極構(gòu)成H橋模塊20的交流端口。

在H橋模塊20中，全控開關(guān)管可以是MOSFET，也可以是IGBT，或者是其他的全控開關(guān)器件。對(duì)于各個(gè)相單元電路100中的各個(gè)H橋模塊20，其中的全控開關(guān)管均可以任意選擇，例如全控開關(guān)管Q9選擇使用MOSFET，而全控開關(guān)管Q12選擇使用IGBT，本發(fā)明對(duì)此不作限制

本發(fā)明中的自耦電力電子變壓器的輸出電壓、功率等均是可控的，下面給出其中一種輸出功率的控制方法。圖4示出了本發(fā)明中自耦電力電子變壓器的輸出功率的控制方法的流程示意圖。參照?qǐng)D4所示，本實(shí)施例中自耦電力電子變壓器的輸出功率的控制方法包括如下步驟：

步驟S10，根據(jù)自耦電力電子變壓器的輸出功率目標(biāo)值，計(jì)算所述自耦電力電子變壓器中第1個(gè)H橋模塊至第k-1個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和，以及第k個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和；

步驟S20，根據(jù)所述1個(gè)H橋模塊至第k-1個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和對(duì)所述自耦電力電子變壓器中第1個(gè)H橋模塊至第k-1個(gè)H橋模塊進(jìn)行控制；根據(jù)所述第k個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和對(duì)所述自耦電力電子變壓器中第k個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊進(jìn)行控制。

本實(shí)施例中的自耦電力電子變壓器的輸出功率的控制方法，可在對(duì)H橋模塊進(jìn)行控制前，先控制各個(gè)隔離型雙向DC/DC模塊10，使各個(gè)隔離型雙向DC/DC模塊10的第二直流端口的電壓穩(wěn)定在相應(yīng)的設(shè)定值，以利于后續(xù)輸出功率控制的有效性和穩(wěn)定性。對(duì)于輸出功率的控制過程，在確定控制目標(biāo)后，依據(jù)輸出功率目標(biāo)值以及自耦電力電子變壓器中電感功率傳輸特性可以計(jì)算出自耦電力電子變壓器中第1個(gè)H橋模塊20至第k-1個(gè)H橋模塊20交流端口基波電壓向量之和以及第k個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和然后對(duì)自耦電力電子變壓器中第1個(gè)H橋模塊20至第k-1個(gè)H橋模塊20、第k個(gè)H橋模塊20至第N個(gè)H橋模塊20進(jìn)行控制，即根據(jù)給出第1個(gè)H橋模塊20至第k-1個(gè)H橋模塊20的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得第1個(gè)H橋模塊20至第N個(gè)H橋模塊20交流端口基波電壓向量之和為根據(jù)給出第k個(gè)H橋模塊20至第N個(gè)H橋模塊20的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得第k個(gè)H橋模塊20至第N個(gè)H橋模塊20交流端口基波電壓向量之和為

根據(jù)本實(shí)施例中的自耦電力電子變壓器的輸出功率的控制方法，可以分別實(shí)現(xiàn)對(duì)自耦電力電子變壓器的低壓端口的輸出無功功率和輸出有功功率、高壓端口的輸出無功功率和輸出有功功率的控制。在一種可選的實(shí)施方式中，假設(shè)控制目標(biāo)為自耦電力電子變壓器的低壓端口的輸出無功功率和輸出有功功率，以及高壓端口的輸出無功功率，則輸出功率目標(biāo)值包括自耦電力電子變壓器的低壓端口的輸出無功功率目標(biāo)值和輸出有功功率目標(biāo)值以及高壓端口的輸出無功功率目標(biāo)值。參照?qǐng)D5所示，此時(shí)計(jì)算自耦電力電子變壓器中第1個(gè)H橋模塊至第k-1個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和，以及第k個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和的過程包括：

步驟S101，獲取公共直流電容兩端的電壓實(shí)測(cè)值，根據(jù)公共直流電容兩端的電壓實(shí)測(cè)值與電壓標(biāo)準(zhǔn)值的偏差，獲得所述自耦電力電子變壓器的高壓端口的輸出有功功率指令值；

步驟S102，根據(jù)所述自耦電力電子變壓器的低壓端口的輸出無功功率目標(biāo)值和輸出有功功率目標(biāo)值，獲得所述自耦電力電子變壓器中第k個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和；

步驟S103，根據(jù)自耦電力電子變壓器的高壓端口的輸出無功功率目標(biāo)值和所述輸出有功功率指令值，獲得自耦電力電子變壓器中第1個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和；

步驟S104，根據(jù)所述自耦電力電子變壓器中第k個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和，以及第1個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和，獲得第1個(gè)H橋模塊至第k-1個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和。

為了便于說明，下面以N＝3，k＝3為例，分析自耦電力電子變壓器的輸出功率的控制方法。

圖6為針對(duì)于單相電路設(shè)計(jì)的自耦電力電子變壓器，即相單元電路100僅有一個(gè)。參照?qǐng)D6所示，U_CDC為公共直流電容兩端的電壓，U_H1DC、U_H2DC、U_H3DC分別為第1個(gè)H橋模塊20、第2個(gè)H橋模塊20、第3個(gè)H橋模塊的直流端口電壓；分別為高壓端口和低壓端口電壓向量，分別為第1個(gè)H橋模塊20至第3個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和、第3個(gè)H橋模塊20交流端口基波電壓、第1個(gè)H橋模塊20和第2個(gè)H橋模塊20交流端口基波電壓之和；X_H、X_L分別為第一電感L1和第二電感L2在工頻情況下的電抗；為流過第一電感L1的電流，同時(shí)也是流過第1個(gè)H橋模塊20、第2個(gè)H橋模塊20的電流；為流過第二電感L2的電流；為流過第3個(gè)H橋模塊20的電流。圖7為自耦電力電子變壓器工作達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)的向量圖，在圖7中，U_cHd、U_cHq分別表示在方向及其垂直方向上的分量；U_cLd、U_cLq分別表示在方向及其垂直方向上的分量；δ_H、δ_L分別表示與的相角差和與的相角差；所有向量的角頻率為ω，旋轉(zhuǎn)方向如圖7所示。

由于N＝k＝3，故第k個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和即為第3個(gè)H橋模塊20交流端口基波電壓第1個(gè)H橋模塊至第k-1個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和即為第1個(gè)H橋模塊20和第2個(gè)H橋模塊20交流端口基波電壓向量之和第1個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和即為第1個(gè)H橋模塊20至第3個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和

假定低壓端口的輸出有功功率目標(biāo)值為P_L，低壓端口的輸出無功功率目標(biāo)值為Q_L，高壓端口的輸出無功功率目標(biāo)值為Q_H。設(shè)高壓端口的輸出有功功率指令值為P_H，根據(jù)電感功率傳輸特性可知：

$U_{cLq}=\frac{P_L{X}_L}{U_L}---\left(1\right)$

$U_{cLd}=U_L+\frac{Q_L{X}_L}{U_L}---\left(2\right)$

$U_{cHq}=\frac{P_H{X}_H}{U_H}---\left(3\right)$

$U_{cHd}=U_H+\frac{Q_H{X}_H}{U_H}---\left(4\right)$

根據(jù)U_cLd、U_cLq、U_cHd、U_cHq的定義可知：

$U_{cL}=\sqrt{U_{cLd}^2+U_{cLq}^2}---\left(5\right)$

${\mathrm{\δ}}_{cL}=\arctan \frac{U_{cLq}}{U_{cLd}}---\left(6\right)$

$U_{cH}=\sqrt{U_{cHd}^2+U_{cHq}^2}---\left(7\right)$

${\mathrm{\δ}}_{cH}=\arctan \frac{U_{cHq}}{U_{cHd}}---\left(8\right)$

其中，U_cL為的模，U_cH為的模。

由圖7所示向量關(guān)系可知：

${\stackrel{\·}{U}}_{cR}={\stackrel{\·}{U}}_{cH}-{\stackrel{\·}{U}}_{cL}---\left(9\right)$

在計(jì)算自耦電力電子變壓器中第1個(gè)H橋模塊至第k-1個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和，以及第k個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和時(shí)，獲取公共直流電容C0的電壓實(shí)測(cè)值，再根據(jù)公共直流電容C0的電壓實(shí)測(cè)值與電壓標(biāo)準(zhǔn)值的偏差，獲得自耦電力電子變壓器的高壓端口的輸出有功功率指令值P_H，例如，對(duì)公共直流電容C0的電壓實(shí)測(cè)值與電壓標(biāo)準(zhǔn)值的偏差進(jìn)行PI控制，根據(jù)PI控制結(jié)果即可獲得所述自耦電力電子變壓器的高壓端口的輸出有功功率指令值P_H。

根據(jù)自耦電力電子變壓器的低壓端口的輸出無功功率目標(biāo)值Q_L和輸出有功功率目標(biāo)值P_L，按照式(1)和式(2)即獲得U_cLd和U_cLq，然后根據(jù)式(5)和式(6)計(jì)算出根據(jù)高壓端口的輸出無功功率目標(biāo)值Q_H以及計(jì)算出的高壓端口的輸出有功功率指令值P_H，結(jié)合式(3)、式(4)可計(jì)算出U_cHd和U_cHq。根據(jù)式(7)和式(8)計(jì)算出再根據(jù)式(10)計(jì)算出此后，根據(jù)給出第1個(gè)H橋模塊20、第2個(gè)H橋模塊20的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得第1個(gè)H橋模塊20與第2個(gè)H橋模塊20交流端口基波電壓向量之和為同理，根據(jù)給出第3個(gè)H橋模塊20的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得第3個(gè)H橋模塊20交流端口基波電壓向量為至此實(shí)現(xiàn)低壓端口的輸出有功功率和輸出無功功率，以及高壓端口的輸出無功功率的控制。

上述控制方法僅為針對(duì)于本發(fā)明的自耦電力電子變壓器的輸出功率所采用的其中一種控制方法，還可以通過其他控制方法來實(shí)現(xiàn)輸出功率的控制，此處不再一一舉例說明。

綜上所述，本發(fā)明提供的自耦電力電子變壓器可實(shí)現(xiàn)傳輸功率可控、高/低壓端口無功功率獨(dú)立可控的控制目的，而且本發(fā)明自耦電力電子變壓器還具有效率高、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的自耦電力電子變壓器能在輸電系統(tǒng)中得到廣泛地應(yīng)用。

需要說明的是，對(duì)于前述的各方法實(shí)施例，為了簡(jiǎn)便描述，將其都表述為一系列的動(dòng)作組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本發(fā)明并不受所描述的動(dòng)作順序的限制，因?yàn)橐罁?jù)本發(fā)明，某些步驟可以采用其它順序或者同時(shí)進(jìn)行。

根據(jù)上述本發(fā)明的自耦電力電子變壓器的輸出功率的控制方法，本發(fā)明還提供一種自耦電力電子變壓器的輸出功率的控制系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的自耦電力電子變壓器的輸出功率的控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖8為本發(fā)明的自耦電力電子變壓器的輸出功率的控制系統(tǒng)在一個(gè)實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所示，該實(shí)施例中的自耦電力電子變壓器的輸出功率的控制系統(tǒng)包括：

計(jì)算模塊1，用于根據(jù)自耦電力電子變壓器的輸出功率目標(biāo)值，計(jì)算所述自耦電力電子變壓器中第1個(gè)H橋模塊至第k-1個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和，以及第k個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和；

控制模塊2，用于根據(jù)所述1個(gè)H橋模塊至第k-1個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和對(duì)所述自耦電力電子變壓器中第1個(gè)H橋模塊至第k-1個(gè)H橋模塊進(jìn)行控制；以及根據(jù)所述第k個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊交流端口基波電壓向量之和對(duì)所述自耦電力電子變壓器中第k個(gè)H橋模塊至第N個(gè)H橋模塊進(jìn)行控制。

上述自耦電力電子變壓器的輸出功率的控制系統(tǒng)可執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例所提供的自耦電力電子變壓器的輸出功率的控制方法，具備執(zhí)行方法相應(yīng)的功能模塊和有益效果，至于各個(gè)功能模塊實(shí)現(xiàn)其功能的具體方法可參照上述方法實(shí)施例中的描述，此處不再予以贅述。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。