电力电子变压器并联运行动态仿真

引 言

电力电子变压器PET（Power－Electronic Transformer）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[1]。

两台或数台PET并联运行是变压器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结构和控制策略上，对其在电力系统中的应用及其运行特性的研究相对薄弱。文献[2]采用主从式控制方案解决并联PET输出交流侧的并联均流问题；文献[3]对并联PET负载发生阶跃变化以及带非线性负载的动态过程进行了仿真研究。本文对配电用并联PET负荷分配的控制策略进行研究，并对典型操作进行动态仿真[2,3] 。

1 PET的基本结构和控制策略

PET的基本拓扑结构分为交-交-交变换器和交-直-交-直-交双直流变换器。前者结构简单，但可控性不高：后者结构复杂，控制策略完善，实用性较强。典型的交-直-交-直-交双直流拓扑结构如图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、恒频的交流电压，PET副边逆变电路采用电压闭环控制[4]。

2 PET并联运行控制原理

两台或数台PET并联运行是提高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入。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较丰富[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的并联运行问题进行研究。图2是两台PET并联系统结构图，其原方接于同一公共母线。

为了避免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副边逆变器控制结构图如图3所示。