基于开关复用型子模块的电力电子变压器及其控制策略

张宸宇，袁宇波，袁晓冬，杨景刚，张哲，许崇福

(1.国网江苏省电力有限公司电力科学研究院,江苏 南京 211103；2.西安西电电力系统有限公司,陕西 西安 710065)

0 引言

电力电子变压器(power electronic transformer,PET)，又称固态变压器，是一种将电力电子变流技术和基于电磁感应原理的高频电能变换技术相结合，具有传统工频交流变压器功能但不仅限于该功能的新型电力电子设备[1—2]。近年来，在珠海唐家湾、江苏同里等国内多个示范应用工程中，PET接入直流配电系统，为光伏、充电桩、储能等提供了直流并网接口，减少了电压变换环节，提高了系统可靠性[3]。

目前，PET拓扑中间级中压直流(medium voltage DC,MVDC)到低压直流(low voltage DC,LVDC)端口之间主要采用输入串联输出并联(input series output parallel,ISOP)结构[4—6]，其核心功率单元采用双有源桥(dual active bridge,DAB)[7—8]或者双向谐振电路[9—10]。DAB因具有模块化对称结构、双向功率传输、软开关效率高等优点成为目前研究的热点。对于DAB 变换器，最常用的调制方法是单移相(single phase shift,SPS)调制[11],DAB所有开关管的驱动信号占空比都是0.5，通过控制桥臂之间驱动信号的相对相移实现对传输功率的控制。

直流配电系统一般采用双极性供电形式，系统结构形式主要分为非对称单极结构、对称单极结构(伪双极)和双极结构(真双极)[12—13]。真双极结构在故障工况下正、负极可单独运行，但成本较高，适用于对可靠性要求较高的场合。目前鲜有文献对双极性直流配电系统中应用的PET的拓扑和控制策略进行分析和研究。文献[13—17]基于双极性直流配电形式提出了电压平衡器(voltage balancer,VB)的概念，并提出了Buck/Boost型VB结构，实现了单极性配电向双极性配电的转化，同时解决了正负极性母线间功率不平衡的问题。……