柳毅 刘晶

【摘 要】论文分析了电力电子变压器自治运行过程中的控制策略。首先，分析了PET结构的相关内容；其次，对交直流配电网的具体特征进行了分析；再者，论述了孤岛自治运行控制策略；最后，对相关策略的仿真验证情况进行了分析。希望通过论文的论述，能够为交直流配电网的有效运行提供有价值的参考，促进我国电网设施的建设及发展。

【Abstract】The paper analyzes the control strategies in the autonomous operation of power electronic transformers. Firstly， the relevant contents of PET structure are analyzed. Secondly， the specific characteristics of AC and DC distribution network are analyzed. Furthermore， the autonomous operation control strategy of isolated island is discussed. Finally， the simulation verification of the related strategies is analyzed. It is hoped that this article can provide valuable reference for the effective operation of AC and DC distribution network and promote the construction and development of power grid facilities in China.

【关键词】电力电子变压器；交直流配电网；控制策略

【Keywords】 power electronic transformer； AC and DC distribution network； control strategy

【中图分类号】TM407 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）08-0132-02

1 引言

电力电子变压器是一种综合型的装置，该装置在运行过程中，将电力电子器件与变压器进行了有效组装，改变了传统变压器的运行方式，能够更好地对电网能量进行管理，保证电网系统的稳定运行。

2 PET结构

PET结构主要是基于MMC的PET拓扑，其结构主要分为三个部分：高压输入级、中间隔离级及低压输出级。其中，中间隔离级的作用主要是将较高的直流电压通过高压变压器的处理，变为较低的直流电压，再将其输出。通常情况下，输入系统中的电压都比较高，会使用直流变换器将相关部分进行串联或并联。需要注意的是低压输出级在运行过程中，一般会使用三相四桥臂逆变器，将中间隔离级产生的低压直流电压，转变为符合用户使用标准的交流电压。三相四桥臂逆变器与传统的三相逆变器相比，其输出的电压更稳定，保证了电能输出的质量。

3 交直流配电网特征分析

3.1 含PET的交直流配电网结构

在含有PET的电力系统运行过程中，电网体系中包含多个储能单元，主要有风电机、光伏、蓄电池、燃料电池以及超级电容等。含PET的交直流配电网结构主要是通过中压和低压直接端口与直流配电网进行连接。同时，在并网模式的运行下，在中压交流端口接入10kV主网，以支撑交流配电网母线的电压和频率。为进一步提高配电网的准确性和快速性，控制中心使用的是含PET的交直流配电網结构。这种结构的优势是在缺少主网功率表支撑的情况下，能够协调功率。

3.2 孤岛模式下配电网特征分析

孤岛模式下，交直流配电网中的DG和PET的功率输出都适用于f-P和V-Q下垂特性。在这种下垂特性下，会导致中压和低压配电网特性发生变化。但可以通过逆变器输出串联电感，以调整电流环IP参数，从而引入适宜的控制方法，进而促使中压和低压配电网中的逆变器适用于这种下垂特性。直流配电网DG在考虑功率的过程中，仅仅需要考虑有功功率和直流电压的关系，不需要考虑无功功率以及频率。在适用的运行过程中，为简化分析的程序，稳态时，忽略线路阻抗等诸多因素的影响，并认为DG单元输出的电压是相同的。依据国家规定的相应标准，本研究允许的电压偏差以及正常频率偏差允许值分别为额定电压和频率依次分别为±5%，±3%。

4 孤岛自治运行控制策略

4.1 全局化的多端口传输模型

在采用孤岛自治运行控制策略的过程中，为了保证PET所有端口能量流动的统一性，相关人员应利用计算机软件，建立全局化多端口的传输模型，如图1所示。在图1中，主要有四个端口，分别为P1、P2、P3、P4。其中，端口P1为高压交流配电网与PET系统的连接口；端口P2为高压直流配电网与PET系统的连接口；端口P3为低压交流配电网与PET系统的连接口；端口P4为低压直流配电网与PET系统否认连接口。通过P1、P2、P3、P4这四个端口，实现了PET的有效运用，并在此基础上建立了PET全局化多端口传输模型。

在该系统的运行过程中，由于各端口连接的电压等级、信号特征各不相同，致使各端口的运行状态很难统一。当电网系统处于孤岛模式下时，相关人员应对各端口的能量流动情况进行标准化、统一化处理，协调不同能量的流动情况，保持各端口都处于稳定的运行状态。实际上，在采用孤岛自治运行控制策略的过程中，能量的流动是双向的，技术人员应充分了解能量的运行状态，调整逆变器的相关参数。

4.2 自治运行控制策略

目前，在我国电力系统的运行过程中，下垂控制方法的使用已经非常普遍，技术人员可以参照公共连接点的信息情况及运行功率等方面的因素，实现对工作点的有效控制，将多台逆变器通过连接组合到一起，使其能够协调运作，提高系统的运行能力[1]。与传统的下垂控制逆变器不同，文中提到的PET下垂控制逆变器有多个输出端口，而传统下垂控制逆变器只有一个端口。换言之，通过对PET下垂控制逆变器进行控制，能够通过其具备的多个端口，完成对多个配电网络的控制。

5 仿真验证

为了进一步验证PET自治运行控制策略的实施效果，应建立PET相应的仿真系统，并结合实际系统运行中的数据情况，计算出各配电网的功率变化表，如表1所示。在时段1时，中压交流、中压直流、低压交流及低压直流的负荷量都为0.1MW，输出功率分别是中压交流及中压直流均为0.125MW、低压交流及低压直流的输出功率均为0.075MW；时段2时，中压交流的负荷量增加到0.4MW，其他配电网的负荷量没有变化，而中压交流及中压直流的输出功率变为0.219MW，低压交流与低压直流的输出功率均变为0.131MW；时段3时，中压交流的负荷量变为0.4MW，中压直流的负荷量变为0.3MW，低压交流与低压直流的负荷量仍保持在0.1MW，中压交流与中压直流的输出功率变为0.028MW，低压交流与低压直流的输出功率变为0.169。通过仿真结果表明，自治运行控制策略的实施，能够有效调节电网中的传输功率，并完成对电网能量的协调管理。

6 结论

通过本文的论述，分析了PET的结构组成，并从含PET的交直流配电网结构及孤岛模式下配电网特征两个方面，分析了交直流配电网的具体特征；之后，从全局化的多端口传输模型及自治运行控制策略两个方面探究了孤岛自治运行的控制策略；最后，本文对电力电子变压器自治运行控制策略的有效性进行了仿真试验验证，表明这一方法能够实现电网系统的有效运行。

【参考文献】

【1】张怀天，荆龙，吴学智，等.电力电子变压器自治运行控制策略[J].电力系统自动化，2018，42（04）：89-94.