作為一種新型的電力干式變壓器，電力電子變壓器越來越受到內(nèi)外研究者的關(guān)注。它是一種含有電力電子變換器，通過高頻干式變壓器實(shí)現(xiàn)磁耦合的電力變換裝置。PET是一種新型多功能干式變壓器，它不僅完成常規(guī)變換、隔離和能量轉(zhuǎn)移，還起到電能質(zhì)量控制器的作用。在配電系統(tǒng)中使用，不僅可以降低電壓，還可以保證電能質(zhì)量。兩個(gè)或多個(gè)并聯(lián)運(yùn)行是干式變壓器的一種重要運(yùn)行方式，具有重要的研究價(jià)值。然而，目前內(nèi)外對聚酯的研究主要集中在它的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略上，而對它在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用及其運(yùn)行特性的研究相對薄弱。采用主從控制方案，解決并聯(lián)PET輸出交流側(cè)并聯(lián)均流問題。模擬了階躍載荷和非線性載荷作用下并聯(lián)聚酯載荷的動態(tài)過程。本文研究了并行聚酯負(fù)荷分配的控制策略，并對典型運(yùn)行進(jìn)行了動態(tài)仿真。

1 pet的基本結(jié)構(gòu)和控制策略

PET的基本拓?fù)浞譃榻涣?交流-交流變換器和交流-DC-交流-DC變換器。前者結(jié)構(gòu)簡單，但可控性不高；后者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制策略完善，實(shí)用性強(qiáng)。典型的交流-DC-交流-DC-DC拓?fù)淙鐖D1所示。

PET一次側(cè)電壓源PWM整流電路采用解耦電壓電流雙閉環(huán)控制，只要干式變壓器負(fù)載在一定范圍內(nèi)為感性或容性，電網(wǎng)的功率因數(shù)即可接近1；初級單相逆變電路實(shí)現(xiàn)高頻逆變，采用開環(huán)控制。為了減小干式變壓器的體積和重量，干式變壓器的導(dǎo)磁材料是鐵氧體和其他導(dǎo)磁磁芯。干式變壓器的二次整流電路用于實(shí)現(xiàn)高頻整流，配電干式變壓器不考慮能量的雙向流動，因此采用無控整流電路。PET二次逆變電路為了輸出恒壓恒頻交流電壓，采用電壓閉環(huán)控制。

2聚酯并聯(lián)運(yùn)行控制原理

兩臺或多臺聚酯裝置并聯(lián)運(yùn)行是提高系統(tǒng)可靠性和擴(kuò)大系統(tǒng)容量的有效途徑，但對聚酯裝置并聯(lián)運(yùn)行的研究還不夠深入。PET二次逆變器的工作原理與美逆變器相同，在多個(gè)UPS并聯(lián)運(yùn)行方面有豐富的成果[5-7]，在研究PET并聯(lián)運(yùn)行時(shí)可以借鑒。目前提出的PET并行控制方式主要有集中控制方式、主從控制方式、分布式邏輯控制方式和非互聯(lián)控制方式[2]。本文研究了兩個(gè)不互連的聚酯裝置的并聯(lián)運(yùn)行。圖2是兩個(gè)正電子發(fā)射斷層掃描并行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，它們的初級側(cè)連接到同一公共總線。

為了避免并聯(lián)干式變壓器中的環(huán)流，每個(gè)PET的二次側(cè)電壓的頻率、幅值和相位必須一致；為了實(shí)現(xiàn)并聯(lián)干式變壓器之間有功負(fù)荷和無功負(fù)荷的穩(wěn)定分配，每個(gè)聚酯都應(yīng)具有有功和無功功率差調(diào)節(jié)的特點(diǎn)。圖3為具有誤差調(diào)節(jié)特性的PET二次逆變器控制結(jié)構(gòu)圖。

PET二次側(cè)電壓的頻率、幅值和相位取決于逆變器PWM脈沖的正弦調(diào)制信號，正弦調(diào)制信號的特性與頻率給定值f0、相位給定值0和幅值給定值有關(guān)。取F0=50 Hz，保證額定頻率。0對應(yīng)于有功負(fù)荷P0的初始電壓相角(一般取0，引入有功補(bǔ)償系數(shù)KP > 0)，那么有功差動調(diào)節(jié)特性=0-KpP(1) U0對應(yīng)于無功負(fù)荷Q=0的電壓幅值，引入無功補(bǔ)償系數(shù)KQ > 0，由于引入了有功和無功功率補(bǔ)償，可以對每個(gè)并聯(lián)運(yùn)行的PET形成無功差動調(diào)節(jié)特性U=U0-KQQ(2)， 當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，并聯(lián)運(yùn)行的各臺PET會自動調(diào)整其輸出電壓的相角和幅值，自動實(shí)現(xiàn)干式變壓器之間的穩(wěn)定配電； 為了根據(jù)干式變壓器的容量合理分配負(fù)荷，各聚酯基于自身容量的Kp和KQ標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)相等，一般取0.01 ~ 0.05。并聯(lián)PET和逆變電源的有功功率分配是通過頻差調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的。顯然，在這種控制模式下，供電頻率無法維持在50Hz在不同載荷下；但為了保證頻率質(zhì)量，頻差系數(shù)的值必須很小，不利于并聯(lián)PET之間有功負(fù)荷的穩(wěn)定分配。與此不同，本文采用了初相角差調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，既能保持恒頻供電，又能根據(jù)需要選擇合理的差調(diào)節(jié)系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)有功負(fù)荷的穩(wěn)定合理分配。每個(gè)參與并聯(lián)的PET的輸出電壓頻率必須等于50Hz，以保證正常運(yùn)行。在圖3中，這是可以做到的，因?yàn)轭l率采用閉環(huán)PI控制。并聯(lián)運(yùn)行的PET的參數(shù)可能不完全一致，但較常見的是限流電抗器或連接線的電感參數(shù)不同。圖3中的電壓測量點(diǎn)刻意設(shè)置在公共母線上，即使PET參數(shù)不一致，也能保證并聯(lián)PET之間穩(wěn)定合理的功率分配。如果電壓測量點(diǎn)位于每個(gè)聚酯輸出端，這是無法保證的。 #p#分頁標(biāo)題#e#

3模擬分析

本文利用Matlab6.5/Simulink建立仿真模型，模擬兩臺參數(shù)相同的聚酯裝置的并聯(lián)運(yùn)行。系統(tǒng)主要參數(shù)為：PET額定容量10kVA，額定電壓240/110v；PET2額定容量10kVA，額定電壓240/110V，系統(tǒng)頻率50Hz，高頻干式變壓器頻率1000Hz，IGBT開關(guān)頻率9000Hz。KP和KQ硒含量為0.01，頻率f0為50Hz，相位0為0，振幅U0為1.0。

3.1

1.0s時(shí)，兩臺PET在低壓側(cè)由空載投入并聯(lián)運(yùn)行，承擔(dān)功率因數(shù)為0.8的綜合性負(fù)載。有關(guān)變量波形如圖4-圖6所示。由圖可以看出，兩臺PET對應(yīng)變量的波形一致。并聯(lián)運(yùn)行后所承擔(dān)的負(fù)載電流相等，實(shí)現(xiàn)了均流控制以及有功、無功負(fù)荷的穩(wěn)定分配，且頻率保持恒定值不變。

3.2  PET2加入并聯(lián)運(yùn)行（情況2）

PET1 帶載運(yùn)行，1.0s時(shí)PET2由空載狀態(tài)投入，兩臺PET并聯(lián)運(yùn)行。有關(guān)波形如圖7和圖8所示。由圖可見，PET1由單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)切換至并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)后，其承擔(dān)的負(fù)載電流、有功和無功負(fù)荷均有所下降，下降部分由PET2來承擔(dān)，較終兩臺并聯(lián)PET之間實(shí)現(xiàn)了均流控制以及有功、無功負(fù)荷的穩(wěn)定分配且具有良好的動態(tài)響應(yīng)性能。

4  結(jié)  論

本文基于有功和無功調(diào)差特性方程建立了PET控制策略及模型，基于該模型對PET并聯(lián)運(yùn)行動態(tài)過程進(jìn)行仿真研究。仿真結(jié)果表明，該控制策略可以在保持額定供電頻率的前提下，實(shí)現(xiàn)有功、 無功負(fù)荷的穩(wěn)定分配，且動態(tài)特性良好。