电力电子变压器并联运行动态的Matlab仿真.docx

电力电子变压器并联运行动态的Matlab仿真wuyue导语：电力电子变压器PET是一种含有电力电子变换器且通过高频变压器实现磁耦合的变电装置。本文对配电用并联PET负荷分配的控制策略进展研究。引言变压器PETPowerElectronicTransformer作为一种新型的电力变压器，得到了国内外研究人员越来越多的关注。它是一种含有电力电子变换器且通过高频变压器实现磁耦合的变电装置。PET在完成常规的变压、隔离和传递能量的同时，还可起到电能质量控制器的作用，是一种多功能的新型变压器。将其用于配电系统既可实现降压又可保证电能质量。两台或者数台PET并联运行是的一种重要运行方式，具有重要的研究价值。但当前国内外对于PET的研究主要集中于其拓扑构造和控制策略上，对其在电力系统中的应用及其运行特性的研究相对薄弱。采用主从式控制方案解决并联PET输出沟通侧的并联均流问题；对并联PET负载发生阶跃变化以及带非线性负载的动态经过进展了仿真研究。本文对配电用并联PET负荷分配的控制策略进展研究，并对典型操纵进展动态仿真。1PET的根本构造和控制策略PET的根本拓扑构造分为交-交-交变换器和交-直-交-直-交双直流变换器。前者构造简单，但可控性不高：后者构造复杂，控制策略完善，实用性较强。典型的交-直-交-直-交双直流拓扑构造如图1所示。PET原边的电压型PWM整流电路采用解耦的电压、电流双闭环控制，无论变压器的负载是感性还是容性，只要在一定的范围内，都可使电网的功率因数接近1；原边的单相逆变电路实现高频逆变，采用开环控制即可。为减小变压器的体积和重量，变压器导磁材料采用铁氧体等高导磁磁芯。变压器副边整流电路用于实现高频整流，对配电变压器不考虑能量的双向流动，故其采用不控整流电路。为输出恒压、恒频的沟通电压，PET副边逆变电路采用电压闭环控制。2PET并联运行控制原理两台或者数台PET并联运行是进步系统可靠性和扩大容量的一种有效途径，有关PET并联运行的研究尚不够深化。PET副边逆变器与US的逆变器工作原理一致，而多台UPS的并联运行方面的成果比拟丰富5-7,在研究PET的并联问题时可以借鉴。目前提出的PET并联控制方法主要有：集中控制方式、主从控制方式、分布逻辑控制方式和无互连线控制方式2。本文主要针对两台无互连线的PET的并联运行问题进展研究。图2是两台PET并联络统构造图，其原方接于同一公共母线。为了防止并联变压器出现环流，各台PET的二次侧电压的频率、幅值、相位必须保持一致；为实现并联变压器之间有功负荷和无功负荷的稳定分配，各台PET应具有有功调差特性和无功调差特性。具有调差特性的PET副边逆变器控制构造图如图3所示。PET二次侧电压的频率、幅值和相位取决于逆变器的PWM脉冲的正弦调制信号，正弦调制信号的特征与频率给定值f0、相位给定值0和幅值给定值有关。取f050Hz以保证额定频率。0对应于有功负荷P0时的电压初相角一般取为0，引入有功补偿系数Kp0，那么可形成有功调差特性=0-KpP1U0对应于无功负荷Q=0时的电压幅值，引入无功补偿系数KQ0，那么可形成无功调差特性U=U0-KQQ2对并联运行的各PET，0和U0的值应一样，由于引入有功和无功补偿，当负荷变动时，并联运行的各PET将自动调节其输出电压的相位角和幅值，自动实现间的功率稳定分配；为按变压器容量大小公道分配负荷，各PET以自身容量为基准的Kp和KQ的标幺值应该相等，一般取0.010.05。采用频率调差特性进展并联PET以及逆变电源的有功功率分配。显然，在这种控制方式下，不同负荷时供电频率不能保持为50Hz；而假设为了保证频率质量，频率调差系数取值必须很小，这又不利于稳定分配并联PET间的有功负载。与其不同，本文采用的初相角调差特性，即可保持恒频供电，又可根据需要选公道的调差系数，实现有功负荷的稳定公道分配。介入并联的各PET的输出电压频率必须都即是50Hz才能保证正常运行。在图3中，由于对频率采用闭环PI控制，可以做到这一点。并联运行PET的参数可能不完全一致，最常见的是限流电抗器或者连接线电感参数不同。图3中的电压测量点特地设置于公共母线，即使对于PET参数不一致的情况，也可以保证并联PET间的功率稳定公道分配。如电压测量点位于各PET输出端，那么不能保证这一点。3仿真分析本文利用Matlab6.5/Simulink搭建了仿真模型，对两台同参数PET的并联运行进展了仿真。系统主要参数为：PET额定容量10kVA，额定电压240/110V；PET2额定容量10kVA，额定电压240/110V系统频率50Hz，高频变压器频率1000Hz，IGBT开关频率9000Hz；KP、KQ硒均取标幺值0.01，频率给定值f0取50Hz，相位给定值0取0，幅值给定值U0取标幺值为1.0。3.1两台PET同时投入并联运行情况11.0s时，两台PET在低压侧由空载投入并联运行，承当功率因数为0.8的综合性负载。有关变量波形如图4-图6所示。由图可以看出，两台PET对应变量的波形一致。并联运行后所承当的负载电流相等，实现了均流控制以及有功、无功负荷的稳定分配，且频率保持恒定值不变。3.2PET2参加并联运行情况2PET1带载运行，1.0s时PET2由空载状态投入，两台PET并联运行。有关波形如图7和图8所示。由图可见，PET1由单机运行状态切换至并联运行状态后，其承当的负载电流、有功和无功负荷均有所下降，下降局部由PET2来承当，最终两台并联PET之间实现了均流控制以及有功、无功负荷的稳定分配且具有良好的动态响应性能。4结论本文基于有功和无功调差特性方程建立了PET控制策略及模型，基于该模型对并联运行动态经过进展仿真研究。仿真结果说明，该控制策略可以在保持额定供电频率的前提下，实现有功、无功负荷的稳定分配，且动态特性良好。0