配电变压器是电能供给和需求的交汇点,也是配电网故障、电能质量等不利因素对源网荷储产生影响的集散点,但存在不可控、无故障隔离与穿越能力等缺点,难以实现源网荷储的灵活调控与优化运行。近年来,国内外学者针对柔性可控的混合式配电变压器(hybrid distribution transformer,HDT)技术开展了广泛研究,并提出一系列拓扑及控制方法,但未对相关研究工作进行系统地归纳整理与分析总结。为此,该文首先分析面向新能源配电网的HDT应用需求,回顾现有HDT发展历史,对HDT涉及的关键技术,尤其是工频变压器和变流器串并联集成的HDT拓扑结构、装置级和变流器级的控制保护协调技术、工频变压器与变流器集成化及关键部件设计、HDT技术标准化情况等进行梳理和总结。最后,对HDT发展存在的关键制约因素及未来发展方向进行讨论和展望,以期为面向新型配电网的智能配电变压器的发展与研究提供新思路。
直流汇聚与远距离传输并网的海上风电全直流系统与交流系统相比具有诸多优点,但目前尚有系统拓扑、运维及可靠性等诸多问题未解决。直流汇聚系统现有方案故障恢复与黑启动需要的能量多依赖于独立的反向拓扑,增大了运行成本。利用提出的新型四象限隔离型DC/DC变换器拓扑的自身特性,提出和设计实现了拓扑反向重构与能量传输,为风场故障恢复与黑启动提供了低成本辅助方案。该拓扑利用反并联晶闸管构成串联谐振DC/DC变换器二次侧电路,可实现DC/DC变换器的四象限运行。首先,重点分析了拓扑反向运行模式工作原理及参数关系,并设计了反向电压闭环控制策略。其次,利用分段状态空间方程得到变换器在电感电流连续模式(continuous current mode,CCM)以及2种电感电流断续模式(discontinuous current mode,DCM)下的谐振变量时域表达式,并利用其获得反向运行时的谐振电流应力。通过时域分析法和功率守恒推导了电压增益与品质因数、开关频率之间的数学关系,划分了反向运行时的5种工况,并设计了控制策略。最后,通过MATLAB/Simulink仿真以及样机实验验证了反向运行策略的有效性。
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