一种适用于10kv配电网的混合式电力电子变压器仿真研究

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1、一种适用于10kV配电网的混合式电力电子变压器仿真研究鵬刘君曾坐荣数佳鹏麵王建华垂振东贵州电网有限责任公司电力科学研宄院东南大学南京理工大学摘要：为了克服现有的电力电子变压器能量转换效率低，传输容量小等缺点，提出一种适用于10kV配电网的混合式电力电子变压器。在所提出的拓扑基础上，推导数学模型并设计合适的控制器、控制策略，可以实现电网无功治理、动态电压跌落恢复、一次侧电压故障容错运行等功能。基于MATLAB/Simulink的仿真，验证了所提出的拓扑、数学模型、控制方法的正确性和有效性。关键词：混合变压器;无

2、功补偿;电压跌落;容错运行;电能质量;作者简介：杨涛（1988一），男，高级工程师，主要从事电气设备在线监测技术研究。作者简介：刘君（1983—），男，高级工程师，主耍从事高电压技术研究。作者简介：曾华荣（1973—），男，高级工程师，主要从事高电压技术研究。收稿日期：2017-06-12基金：国家自然科学青年基金（51707098）ResearchonHybridPowerElectronicTransformerAppliedto10kVDistributionGridYANGTaoLIUJunZENGH

3、uarongYANGJiapengYANGBinWANGJianhuaJIZhendongElectricPowerResearchInstituteofGuizhouPowerGridCo.，Ltd.;SoutheastUniversity;NanjingUniversityofScienceandTechnology;Abstract：TopologicalstructureofmultistageconverterisadoptedincurrentPET(PowerElectronicTransfor

4、mer)，whichhasthedefectsoflowefficiencyandlowtransmissioncapacity.Atopologyofhybridtransformerappliedto10kVdistributiongridwasproposedtoovercomethedefectsofcurrentPET.Themathmodel,controllerandcontrolstrategywerederivedbasedonthetopologyofproposedhybridtrans

5、former.Theproposedhybridtransformercancompensatereactivecurrent,voltagesagandoperationinthefaultofprimarycoilvoltage.Thesimulationvalidatesthecorrectnessandeffectivenessofthetopology,mathmodelandcontrolleroftheproposedhybridtransformerbasedonMatlab/Simulink

6、.Keyword：hybridtransformer;reactivepowercompensation;voltagesag;fault-tolerantoperation;powerquality;Received：2017-06-120引言随着电力电子器件制造技术的进步，电力电子开关器件额定电压和额定电流的提高，大容量的电力电子设备正在取代电网中的传统功率变换器件。混合型电力电子变压器作为一种新型的电力电子功率变换设备受到了人们越来越多的关注。文献［1］提出了一种混合型电力电子变压器的常用拓扑结构，可以

7、实现电网无功功率治理和电压跌落补偿的功能。其直接连接在变压器高压侧，对电力电子器件耐压要求较高。本文所提出的混合型电力电子变压器拓扑采用多电平结构，降低电力电子器件接入的电压等级，提高无功补偿功率，增加直流母线储能单元，实现一次侧故障容错运行。1拓扑结构和数学模型1.1拓扑结构混合型电力电子变压器是在传统的电磁感应式变压器基础上添加电力电子模块，实现电能质量综合治理的功能［2-3］。本文所提出的一种适用于10kV配电网的混合式电力电子变压器，其拓扑结构如图1所示。该混合型电力电子变压器以电磁感应式变压器为基础

8、，增加并联变换器、双冇源桥模块、串联变换器和直流侧储能单元，实现电网无功功率治理、动态电压恢复、保证重要负荷供电的功能。并联变换器三相交流侧直接连在变压器的10kV高压侧，可以实现电网无功的大功率补偿［4-5］。图1混合型电力电子变压器拓扑结构下载原图1.2数学模型1.2.1并联变换器模型混合型电力电子变压器中并联变换器部分实现电网无功治理和直流母线侧电压维持功能。并联变换器拓扑结构如图2所示。每个