摘 要 電力電子變壓器是一種新型的只能變壓器，不僅具有變壓功能，還能并聯(lián)運(yùn)行，不管是電壓，還是電流波形，都能靈活的控制，提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本文主要對PET的控制策略進(jìn)行了闡述。

【關(guān)鍵詞】電力電子 變壓器 控制策略

電力電子變壓器可以簡寫為PET，在國外，這方面的研究已經(jīng)取得了新的突破，特別是在工業(yè)配電系統(tǒng)方面，PET收獲了不錯(cuò)的成績。近些年，我國才開始研究PET，主要研究了PET新型拓?fù)湟约翱刂撇呗?，取得一定的進(jìn)展，發(fā)揮了重要的作用。

1 PET提高電能質(zhì)量的控制策略

1.1 AC/AC型PET控制策略

1.1.1 電壓有效值控制

這個(gè)控制策略不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且易于控制，不過，也存在不足之處，當(dāng)輸入的電壓處于頻繁變化的狀態(tài)時(shí)，因?yàn)橛行е涤?jì)算電路會(huì)用去很多的計(jì)算時(shí)間，不能馬上抑制輸出電壓，從而造成嚴(yán)重的影響。

1.1.2 電壓瞬時(shí)值的控制

其控制策略的框圖見圖1，這個(gè)控制策略具有明顯的優(yōu)勢，通過電壓瞬時(shí)值，PET的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能會(huì)得到很好的控制，可以快速的抑制不同動(dòng)態(tài)電能，減小其對輸出電壓的副作用。

1.1.3 四級開關(guān)的控制策略

在開關(guān)動(dòng)作時(shí)，如果電流突變，就會(huì)造成電壓過大，為了保護(hù)電力電子的器件，通過四級開關(guān)，短路現(xiàn)象得到了有效的預(yù)防，即使是無吸收電路，開關(guān)器件也可以安全的換向，進(jìn)而減少了開關(guān)的損耗。

1.2 AC/DC/AC型PET控制策略

（1）輸入級的控制策略。在電力系統(tǒng)中，通過PET的輸入級控制，交流電壓會(huì)變成直流電壓，有利于調(diào)侃下一級的電路。對于傳統(tǒng)的整流電路，主要通過二極管、晶閘管來整流，這樣的方式對電網(wǎng)造成了很大的污染，如果選擇PWM技術(shù)，除了可以讓整流器網(wǎng)側(cè)電流的正弦化成為現(xiàn)實(shí)，還能隨意的改變功率因數(shù)，使能量可以雙向的流動(dòng)。

（2）隔離級的控制策略。對于PET隔離級來說，通過一次側(cè)逆變器，是把輸入級的直流改變成為高頻的交流電，再通過變壓器藕合到二次側(cè)，經(jīng)過整流器成為直流的電壓。

（3）輸出級的控制策略。對于PET輸出級，指的是把隔離級所輸出的直流電變成工頻的交流電。

2 無功優(yōu)化控制策略

對于無功優(yōu)化控制，主要方式為改變變壓器，一是有開關(guān)的分接頭，二是投切電容器，不過，這種控制經(jīng)常造成電壓崩潰，從而引發(fā)大面積的停電現(xiàn)象。為了PET運(yùn)行的穩(wěn)定性，應(yīng)以PET簡化模型為基礎(chǔ)，對于PET一次側(cè)，應(yīng)選擇直流電壓的控制策略，并且，控制PET以及系統(tǒng)的無功功率，基于所帶負(fù)載，可將PET二次側(cè)控制策略歸為兩種：

（1）二次側(cè)帶有源負(fù)載，通過定功率進(jìn)行控制。

（2）二次側(cè)系統(tǒng)帶無源負(fù)載，通過定交流電壓進(jìn)行控制。

3 PET與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的協(xié)調(diào)控制策略

PET是新興的輸變電設(shè)備，除了具有傳統(tǒng)變壓器的功能，還可以靈活的控制一次側(cè)、二次側(cè)的運(yùn)行，在很大程度上，增強(qiáng)了輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并對遠(yuǎn)距離的輸電提供的方案。優(yōu)點(diǎn)：PET和發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的控制更為協(xié)調(diào)，不管是交流側(cè)電壓幅值，還是相位都可以進(jìn)行控制，并對電壓、電流以及功率進(jìn)行了實(shí)時(shí)控制，同時(shí)，在暫態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制增大了系統(tǒng)的阻尼，電源特性得到了良好的改善。

4 變壓器并聯(lián)運(yùn)行的控制策略

4.1 主從控制策略

對PET進(jìn)行主從控制時(shí)，主機(jī)可是1臺(tái)，也可能是多臺(tái)，通過恒壓、恒頻，可以穩(wěn)定公共母線的頻率、頻率，使波形是正弦波，在主機(jī)之外，均屬于從機(jī)，通過對從機(jī)電流的有效控制，能夠使電流均衡。對于公共母線的電壓，主要靠主機(jī)來建立、維持，并且，為從機(jī)發(fā)送相應(yīng)的控制指令。其優(yōu)勢有：不用測量負(fù)載電流，很容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展。對于負(fù)載電流的均衡性，PET和公共母線的線阻抗影響較小。缺點(diǎn)為：如果主機(jī)發(fā)生故障，系統(tǒng)不能正常的運(yùn)行。

為了解決以上的問題，應(yīng)該選擇1根信號(hào)聯(lián)絡(luò)線，以此來反映主機(jī)的工作情況，如果主機(jī)發(fā)生故障，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)地選擇一臺(tái)正常工作從機(jī)的PET，將其當(dāng)作主機(jī)，確保系統(tǒng)能夠正常的工作。

4.2 集中式功率偏差控制策略

對于集中控制中心而言，主要取決于功率偏差的控制系統(tǒng)，對一個(gè)同步信號(hào)進(jìn)行控制時(shí)，如果每臺(tái)并聯(lián)的PET所輸出的電壓頻率、相位相近，可以判定每臺(tái)PET電流偏差是因?yàn)殡妷悍档牟町愒斐傻?。如果均流精度被再次增加，可通過有功或無功偏差量進(jìn)行補(bǔ)償。有功電流取決于相角差，而無功電流則取決于電壓幅值差，相位可以通過有功偏差來補(bǔ)償，而電壓幅值可通過無功偏差進(jìn)行補(bǔ)償。其優(yōu)勢為：系統(tǒng)的均流效果比較好。缺點(diǎn)為：要對系統(tǒng)中的PET數(shù)量、總負(fù)載電流進(jìn)行檢測，系統(tǒng)很難得到擴(kuò)展。如果遇到單點(diǎn)故障，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)處于癱瘓狀態(tài)。

4.3 并聯(lián)控制的策略

并聯(lián)控制的策略主要是針對各個(gè)中心環(huán)節(jié)的控制權(quán)，做到分散與獨(dú)立，讓各個(gè)模塊的單元可以獨(dú)立工作，把控制權(quán)交于各個(gè)PET，讓各個(gè)PET測定自己的功率、電壓，然后，傳遞于其它的模塊，同時(shí)，還能夠收到其它模塊發(fā)出的電壓信號(hào)等，通過有關(guān)基準(zhǔn)的信號(hào)，做出綜合的判斷。

對于分散邏輯的控制，實(shí)現(xiàn)了"N+1”的運(yùn)行模式，即使有1個(gè)模塊出現(xiàn)故障，其它的模塊依然可以正常工作。缺點(diǎn)為：在各模塊之間的聯(lián)絡(luò)線比較多，讓系統(tǒng)變得更加的復(fù)雜性，很大程度上降低了系統(tǒng)的可靠性。

4.4 無聯(lián)絡(luò)線控制的策略

基于調(diào)差原理，就無聯(lián)絡(luò)線的控制來說，主要是將PET控制電路進(jìn)行獨(dú)立控制，通過公共母線的輸出電壓以及負(fù)載信息，再根據(jù)調(diào)差公式，調(diào)節(jié)電壓的幅值、頻率等。優(yōu)勢：PET的并聯(lián)安裝比較自由，不受地理位置的約束。缺點(diǎn)：比起主從控制等，未能具有專門的電流分配環(huán)，不能同時(shí)獲知精確的輸出電壓，想要實(shí)現(xiàn)良好的均流效果，就要讓PET出口的電壓幅值等做出犧牲。

4.5 交直流混合并聯(lián)的控制策略

對于并聯(lián)運(yùn)行的控制，前四種的控制策略都針對的是交流均流的問題，假設(shè)倆臺(tái)PET直流母線處于并聯(lián)狀態(tài)，除了處理交流均流的問題，也要處理直流均流的問題。

5 結(jié)語

由于外部條件復(fù)雜、多變，很多場所的電壓大，且功率高，因此，提出了新型的PET，然而，隨之也出現(xiàn)了很多故障，為了對電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)進(jìn)行控制，應(yīng)該優(yōu)化PET拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及控制策略，只有這樣，才能滿足電力系統(tǒng)的實(shí)際需求。

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作者簡介

李松（1987-），男，湖北省襄陽市人。學(xué)士學(xué)位。助理工程師。

作者單位

武漢大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化 湖北省武漢市 430000endprint