电力电子变压器自治运行控制策略

李亚丽

摘要：电力电子变压器是一种新型的变压器，它不仅具有电压可变的功能，而且可以并联运行。无论是电压还是电流波形，都可以灵活地进行控制，提高了电力系统的稳定性，本文主要阐述了PET的控制策略。

关键词：电力电子 变压器 控制策略

电力电子变压器可以简单地写为PET。在国外，这一领域取得了新的突破。特别是在工业配电系统中，PET已经取得了良好的效果。近年来，我国开始研究PET，主要研究了PET的新拓扑和控制策略，取得了一定的进展，并发挥了重要作用。

1 PET提高电能质量的控制策略

1.1 AC/AC型PET控制策略

1.1.1 电压有效值控制

这种控制策略不仅结构简单，而且易于控制，但也存在缺点。当输入电压处于频繁变化的状态时，由于数值计算电路将使用大量的计算时间，因此不能立即抑制输出电压，从而造成严重的影响。

1.1.2 电压瞬时值的控制

控制策略的框图如图1所示。控制策略具有明显的优势，通过瞬时电压，可以很好地控制PET的动态响应性能。它可以快速抑制不同的动态电能，并减小其对输出电压的副作用。

1.1.3 四级开关的控制策略

在开关动作中，如果电流突变，电压过大，为了保护电力电子器件，通过四开关，有效地防止短路，即使没有吸收电路，开关器件也可以安全地改变，然后减少损耗开关。

1.2 AC/DC/AC型PET控制策略

1.2.1输入级的控制策略

在电力系统中，通过PET的输入电平控制，交流电压将变成直流电压，这将有助于嘲笑电路的下一级。对于传统整流电路，主要通过二极管、晶闸管整流，这种方式对电网造成了很大的污染，如果选择PWM技术，除了整流网络侧的正弦电流成为现实，还可以改变功率因数。

1.2.2隔离级的控制策略

对于PET隔离级来说，通过一次侧逆变器，是把输入级的直流改变成为高频的交流电，再通过变压器藕合到二次侧，经过整流器成为直流的电压。

1.2.3输出级的控制策略

对于PET输出级，指的是把隔离级所输出的直流电变成工频的交流电。

2 无功优化控制策略

对于无功优化控制，主要的方法是改变变压器，一个是开关，两个是电容器。然而，这种控制经常导致电压崩溃，从而造成大面积停电。对于PET操作的稳定性，应该基于简化的PET模型。对于PET的初级侧，应选择直流电压的控制策略，控制PET和系统的无功功率，PET的双面控制策略可分为基于负载的两种类型。

（1）双面有功负载由恒功率控制。

（2）通过设置交流电压来控制具有无源负载的双面系统。

3 PET与发电机励磁的协调控制策略

PET是一种新型的输变电设备。除了传统的变压器功能外，还可以灵活地控制一侧和两侧的运行。在很大程度上提高了传输系统的穩定性，并提供了远距离传输的方案。优点：对PET和发电机励磁的控制更加协调，可以控制交流侧的电压、电流和功率，并实时控制电压、电流和功率。同时，发电机励磁控制增加了系统的阻尼，使电源的特性得到了很好的改善。

4 变压器并联运行的控制策略

4.1 主从控制策略

对PET进行主从控制时，主机可是1台，也可能是多台，通过恒压、恒频，可以稳定公共母线的频率、频率，使波形是正弦波，在主机之外，均属于从机，通过对从机电流的有效控制，能够使电流均衡。对于公共母线的电压，主要靠主机来建立、维持，并且，为从机发送相应的控制指令。其优势有：不用测量负载电流，很容易实现系统的扩展。对于负载电流的均衡性，PET和公共母线的线阻抗影响较小。缺点为：如果主机发生故障，系统不能正常的运行。

为了解决以上的问题，应该选择1根信号联络线，以此来反映主机的工作情况，如果主机发生故障，系统就会自动地选择一台正常工作从机的PET，将其当作主机，确保系统能够正常的工作。

4.2 集中式功率偏差控制策略

对于集中控制中心，控制系统主要依赖于功率偏差控制系统。当同步信号被控制时，如果从每个并联PET输出的电压频率和相位接近，则每个PET电流偏差可以通过电压幅度的差异来确定。如果电流共享的精度再次提高，则可以通过有功或无功功率来补偿。有功电流取决于相角差，无功电流取决于电压幅值差，相位可以通过有源误差补偿，电压幅值可以通过无功功率偏差来补偿。该系统的优点是：系统的效率更高。缺点是：为了检测系统中PET的数量和总的负载电流，很难扩展系统。如果有一个故障点，整个系统就会瘫痪。

4.3 并联控制的策略

并联控制的策略主要是针对各个中心环节的控制权，做到分散与独立，让各个模块的单元可以独立工作，把控制权交于各个PET，让各个PET测定自己的功率、电压，然后，传递于其它的模块，同时，还能够收到其它模块发出的电压信号等，通过有关基准的信号，做出综合的判断。

对于分散逻辑的控制，实现了"N+1”的运行模式，即使有1个模块出现故障，其它的模块依然可以正常工作。缺点为：在各模块之间的联络线比较多，让系统变得更加的复杂性，很大程度上降低了系统的可靠性。

4.4 无联络线控制的策略

基于调节原理，主要是通过公共总线的输出电压和负载信息独立控制PET控制电路，然后根据调节公式调节电压的幅值和频率。优点：PET的并联安装是免费的，不受地域限制。缺点：与主从控制相比，它不能有一个特殊的电流分配回路，不能同时得到精确的输出电压。为了实现良好的均流效果，必须牺牲PET出口的电压幅值。

4.5 交直流混合并联的控制策略

为了控制并联运行，前四种控制策略针对交流均流问题。假定两个PET直流母线处于并联状态。除了处理交流均流问题外，还应解决直流均流问题。

4.6基于分散逻辑的并联控制策略

基于分散逻辑的并联控制策略的控制思路是分散和独立系统各个中心环节的控制权，使各个模块单元独立运行，无须依靠中心控制或系统其它模块的控制单元。其控制思想为：将控制权分给各PET，由各PET检测出自身功率和电压，将其传递到其它模块，与此同时还可以接受其它模块传来的功率和电压信号，对此进行综合判断，确定各自基准信号进行控制。

4.7基于调差原理的无联络线控制策略

基于调差原理的无联络线控制也称基于下垂特性的无互联线控制。其实现思想为：各个PET有独立的控制电路，根据PET输出侧公共母线电压与负载信息，结合调差公式对电压幅值和频率进行调节，有效地实现负荷的合理分配。

5 总结

由于外部条件复杂多变，许多地方电压高，功率大。因此，提出了一种新型的PET。然而，出现许多失败案例。为了控制电力系统的动态特性，应优化PET拓扑结构和控制策略，只有这样才能满足电力系统的要求。

参考文献：

[1]沈永跃，侯文宝，王崇林.基于电力电子变压器的配电系统电能质量控制研究[J].机电工程技术，2010，39（10）：65-68.

[2]王丹，毛承雄，陆继明等.配电系统电力电子变压器不对称负载仿真[J].中国电力，2005，38（11）：21-26.

[3]周家萍，邵丽，陈华.应用于智能配电网的带储能系统的电力电子变压器研究[J].电气应用，2014，33（05）：74-77.