一种单相多模块级联固态变压器均压均功率控制方法

摘要

本发明公开了一种单相多模块级联固态变压器均压均功率控制方法，单相固态变压器功率主电路部分由AC/DC整流输入级、DC/DC中间级和DC/AC输出级三级组成。将整流级和中间级作为一个系统进行控制设计，输入级采用基于单相d-q矢量控制的共同占空比控制策略，中间级的输出直流电压作为外环电压环的反馈量，实现中间级输出直流电压的稳定以及电网输入端单位功率因数；中间级每个模块同时引入基于电压前馈与后馈的控制策略，电压前馈作为电压后馈的基准，它们的误差经电压PI调节器输出后作为该模块电流内环的基准；前级与中间级两种控制策略相互作用，实现SST各模块电压与功率均衡、电网侧单位功率因数、电网电流正弦度高、开关管电压应力低、中间级输出直流电压纹波小等功能。

主权项

1.一种单相多模块级联固态变压器（Solid-State Transformer）均压均功率控制方法，单相多模块级联固态变压器的功率主电路部分由三级组成：输入级为高频有源AC/DC整流器，中间级为双主动桥（Dual Active Bridge）高频隔离型DC/DC变换器，输出级为高频DC/AC逆变器；输入级交流侧采用多模块串联，输入级各个模块的高压直流输出端接对应中间级各模块输入端，中间级各模块输出端并联输出400伏直流，输出级高频逆变器把400伏直流变换成输出220伏/50赫兹交流电；其特征在于，它包括以下步骤：(1) 输入级采用dq变换控制方式，中间级DAB的输出直流电压作为电压环的反馈，该步骤包括以下子步骤：(1.1) 对中间级DAB的并联输出直流电压进行采样，采样值与给定值进行比较，它们的误差经过电压环PI作为d轴电流环的基准；(1.2) 输入电流采样值经过dq变换得到d轴，q轴两个分量，其中dq变换所用相位基准由输入电压采样值经PLL锁相环获得，则d轴分量反应有功电流分量，q轴分量反应无功电流分量；(1.3) d轴以上述电压环PI的输出作为基准，误差送入d轴电流PI；q轴以0作为基准，误差送入q轴电流PI，然后对两轴PI输出值进行解耦和反dq变换，得到调制波；(1.4) 3个整流桥模块共用同一调制波，三角载波依次相移120°，载波与三角波比较得到各模块的驱动信号； (2) 中间级各模块控制方式相同，采用电压前馈后馈控制方法，实现了中间级输入输出电压的比例跟随关系，即，该步骤包括以下子步骤：(2.1) 对中间级输入和输出电压进行采样，将输入电压采样信号与输出电压采样信号进行比较，误差经过电压环PI，电压环PI的输出作为电流内环的基准；(2.2) 对输入电流进行采样，将电流采样值与电流环基准值比较，误差经过电流环PI，然后与三角载波进行比较，产生开关管驱动信号；如果电流环PI输出值为正，则功率正向流动，反之功率反向流动；(3) 输出级采用SPWM控制方法，SPWM控制方法以正弦波作为调制波，与三角载波比较产生开关管驱动信号,这样保证输出电压为正弦波。