本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)，具體涉及一種基于諧波控制的混合式柔性配電變壓器控制策略及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、混合式配電變壓器（hybrid?distribution?transformer，hdt）是對傳統(tǒng)配電變壓器進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，并將脈沖寬度調(diào)制（pulse?width?modulation，pwm）變換器接入其中的一類新型配電變壓器，可以使配電變壓器不再僅限于電壓等級變換與電能傳輸。具體而言，hdt不僅具有傳統(tǒng)配電變壓器電壓等級變換和電能傳輸?shù)幕竟δ?，而且能夠?qū)崟r動態(tài)控制其負(fù)載電壓及電網(wǎng)電流，這對于實現(xiàn)主動配電網(wǎng)具有重要應(yīng)用價值。

2、目前已有的研究中，混合式柔性配電變壓器的電壓補償變流器均采用pwm調(diào)制，其開關(guān)頻率一般為數(shù)千赫茲，由此可有效降低輸出電壓的低次諧波含量，并通過濾波器過濾較高的開關(guān)頻率帶來的高頻諧波，但也同時增加了開關(guān)頻率，導(dǎo)致開關(guān)損耗大，導(dǎo)致變流器工作損耗較大，效率較低。如果降低開關(guān)頻率，又會因為三電平的電平數(shù)較少，導(dǎo)致諧波較大，過大的諧波電流流經(jīng)變壓器時，會顯著增加功率損耗，導(dǎo)致變壓器過熱，進(jìn)而縮短其使用壽命。因此，存在開關(guān)損耗與諧波含量難以平衡的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種能夠降低開關(guān)損耗以及整體功率損耗的基于諧波控制的混合式柔性配電變壓器控制策略及系統(tǒng)。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種基于諧波控制的混合式柔性配電變壓器控制策略，所述控制策略包括：

4、s1、計算將主變壓器由當(dāng)前輸出電壓補償至系統(tǒng)額定電壓時所需的補償電壓幅值；

5、s2、繪制在當(dāng)前補償電壓幅值下，采用階梯波調(diào)制輸出方波補償電壓時的總諧波畸變系數(shù)隨方波補償電壓幅值的變化曲線；

6、s3、判斷變化曲線中是否存在小于或等于預(yù)設(shè)的總諧波畸變系數(shù)閾值的部分；若存在，則基于變化曲線中小于或等于預(yù)設(shè)的總諧波畸變系數(shù)閾值的部分，采用階梯波調(diào)制輸出方波補償電壓，從而將主變壓器由當(dāng)前輸出電壓補償至系統(tǒng)額定電壓；若不存在，則采用pwm調(diào)制輸出spwm補償電壓，從而將主變壓器由當(dāng)前輸出電壓補償至系統(tǒng)額定電壓。

7、所述s2中，根據(jù)以下步驟繪制在當(dāng)前補償電壓幅值下，采用階梯波調(diào)制輸出方波補償電壓的總諧波畸變系數(shù)隨方波補償電壓幅值的變化曲線：

8、第一步、根據(jù)以下公式計算在當(dāng)前補償電壓幅值下的方波補償電壓幅值和脈沖寬度：

9、；

10、上式中，為方波補償電壓的幅值；為方波補償電壓的脈沖寬度；表示在主變壓器的當(dāng)前輸出電壓下所需的補償電壓幅值；

11、輸出的方波補償電壓幅值應(yīng)當(dāng)滿足以下條件：

12、；

13、；

14、上式中，為全橋功率單元串聯(lián)變流器的直流母線電壓；表示變流器不控整流的母線電壓下限；為電壓補償繞組的變比；為系統(tǒng)額定電壓；

15、第二步、將第一步所得的方波補償電壓的幅值與脈沖寬度，代入以下公式計算方波補償電壓的總諧波系數(shù)：

16、；

17、；

18、上式中，表示方波補償電壓的2n+1次諧波分量幅值的平方和的開方；表示方波補償電壓的總諧波系數(shù)；

19、第三步、改變方波補償電壓的幅值與脈沖寬度，從而繪制出方波補償電壓的總諧波畸變系數(shù)隨方波補償電壓幅值的變化曲線。

20、所述s1中，根據(jù)以下公式計算將主變壓器由當(dāng)前輸出電壓補償至系統(tǒng)額定電壓時所需的補償電壓幅值：

21、；

22、上式中，表示在主變壓器的當(dāng)前輸出電壓下所需的補償電壓幅值；為系統(tǒng)額定電壓；為主變壓器的當(dāng)前輸出電壓。

23、所述s3中，基于變化曲線中與最小總諧波系數(shù)相對應(yīng)的方波補償電壓幅值，進(jìn)行階梯波調(diào)制以輸出方波補償電壓。

24、所述總諧波畸變系數(shù)閾值設(shè)定為5%。

25、第二方面，本發(fā)明提供了一種基于諧波控制的混合式柔性配電變壓器控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括：

26、補償電壓計算模塊，用于計算將主變壓器由當(dāng)前輸出電壓補償至系統(tǒng)額定電壓時所需的補償電壓幅值；

27、曲線繪制模塊，用于繪制在當(dāng)前補償電壓幅值下，采用階梯波調(diào)制輸出方波補償電壓時的總諧波畸變系數(shù)隨方波補償電壓幅值的變化曲線；

28、策略選擇模塊，用于判斷變化曲線中是否存在小于或等于預(yù)設(shè)的總諧波畸變系數(shù)閾值的部分；若存在，則控制混合式柔性配電變壓器基于變化曲線中小于或等于預(yù)設(shè)的總諧波畸變系數(shù)閾值的部分，采用階梯波調(diào)制輸出方波補償電壓，從而將主變壓器由當(dāng)前輸出電壓補償至系統(tǒng)額定電壓；若不存在，則控制混合式柔性配電變壓器采用pwm調(diào)制輸出spwm補償電壓，從而將主變壓器由當(dāng)前輸出電壓補償至系統(tǒng)額定電壓。

29、所述曲線繪制模塊根據(jù)以下步驟繪制在當(dāng)前補償電壓幅值下，采用階梯波調(diào)制輸出方波補償電壓的總諧波畸變系數(shù)隨方波補償電壓幅值的變化曲線：

30、第一步、根據(jù)以下公式計算在當(dāng)前補償電壓幅值下的方波補償電壓幅值和脈沖寬度：

31、；

32、上式中，為方波補償電壓的幅值；為方波補償電壓的脈沖寬度；表示在主變壓器的當(dāng)前輸出電壓下所需的補償電壓幅值；

33、輸出的方波補償電壓幅值應(yīng)當(dāng)滿足以下條件：

34、；

35、；

36、上式中，為全橋功率單元串聯(lián)變流器的直流母線電壓；表示變流器不控整流的母線電壓下限；為電壓補償繞組的變比；為系統(tǒng)額定電壓；

37、第二步、將第一步所得的方波補償電壓幅值和脈沖寬度，代入以下公式計算方波補償電壓的總諧波系數(shù)：

38、；

39、；

40、上式中，表示方波補償電壓的2n+1次諧波分量幅值的平方和的開方；表示hdt變壓器輸出方波補償電壓時的總諧波系數(shù)；

41、第三步、改變方波補償電壓的幅值和脈沖寬度，繪制出方波補償電壓的總諧波畸變系數(shù)隨方波補償電壓幅值的變化曲線。

42、所述補償電壓計算模塊根據(jù)以下公式計算將主變壓器由當(dāng)前輸出電壓補償至系統(tǒng)額定電壓時所需的補償電壓幅值：

43、；

44、上式中，表示在主變壓器的當(dāng)前輸出電壓下所需的補償電壓幅值；為系統(tǒng)額定電壓；為主變壓器的當(dāng)前輸出電壓。

45、所述策略選擇模塊控制混合式柔性配電變壓器基于變化曲線中與最小總諧波系數(shù)相對應(yīng)的方波補償電壓幅值進(jìn)行階梯波調(diào)制，以輸出方波補償電壓。

46、所述總諧波畸變系數(shù)閾值設(shè)定為5%。

47、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

48、本發(fā)明一種基于諧波控制的混合式柔性配電變壓器控制策略，先確定將主變壓器由當(dāng)前輸出電壓補償至系統(tǒng)額定電壓時所需的補償電壓幅值，然后計算方波補償電壓疊加主變壓器的輸出電壓后，混合式柔性變壓器的整體輸出電壓的總諧波系數(shù)，并以此為依據(jù)，繪制在當(dāng)前補償電壓幅值下總諧波畸變系數(shù)隨方波補償電壓幅值的變化曲線，基于變化曲線中小于或等于預(yù)設(shè)的總諧波畸變系數(shù)閾值的部分，調(diào)整混合式柔性變壓器的變流器直流母線電壓，采用階梯波調(diào)制輸出方波補償電壓，將主變壓器由當(dāng)前輸出電壓補償至系統(tǒng)額定電壓，從而達(dá)到降低開關(guān)器件的開關(guān)損耗以及整體功率損耗的目的，最終提高變流器工作效率，提高供用電的綜合電能質(zhì)量水平。