专利摘要

本发明涉及一种新型变频自耦电力电子变压器电路拓扑及其控制方法，所述自耦电力电子变压器包括6组桥臂电力变换模块组、原方接入支路和副方接入支路；所述6组桥臂电力变换模块组接入电力变换棱，原方接入支路接入原方棱，形成原方Y接，副方接入支路接入副方棱，形成副方Y接。本发明实现原副方频率解耦控制，即原副方可以工作在不同频率下，同时可实现交流电压调节功能，具有结构简单、原副方有功和无功功率可控性强、频率适应性强、效率高等特点。

权利要求

1.一种新型变频自耦电力电子变压器电路拓扑的控制方法，其特征在于，所述新型变频自耦电力电子变压器电路拓扑包括12条棱和8个顶点；所述12条棱中包括3条原方棱、6条电力变换棱和3条副方棱，8个顶点中包括2个中性点和6个端接点，所述自耦电力电子变压器包括6组桥臂电力变换模块组、原方接入支路和副方接入支路；所述6组桥臂电力变换模块组接入电力变换棱，原方接入支路接入原方棱，形成原方Y接，副方接入支路接入副方棱，形成副方Y接；所述桥臂电力变换模块组由桥臂电抗器和N个H桥变换器模块串联形成；

具体包括以下步骤：

步骤S1：根据新型变频自耦电力电子变压器电路拓扑，建立新型变频自耦电力电子变压器三相数学模型；

步骤S2：对自耦电力电子变压器原方和副方进行三相频率解耦；

步骤S3：采用等功率变换，将三相静止坐标系变换成同步旋转坐标系dq0下的频率解耦的电压和电流关系；

步骤S4：根据得到的电压和电流关系，建立新型变频自耦电力电子变压器频率解耦的前馈解耦控制策略；

步骤S5：构建基于频率解耦的前馈解耦控制策略的控制框图；

步骤S6：根据得到的控制框图，对新型变频自耦电力电子变压器进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种新型变频自耦电力电子变压器电路拓扑的控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：所述新型变频自耦电力电子变压器的电压和电流满足如下关系：

ipa+ipb+ipc＝isa+isb+isc＝0 (2.5)

上式中，upa、upb、upc和usa、usb、usc分别是自耦电力电子变压器原方和副方三相电压，ipa、ipb、ipc和isa、isb、isc分别是自耦电力电子变压器原方和副方三相电流，i1、i3、i5分别是流经桥臂电力变换模块组1、桥臂电力变换模块组3和桥臂电力变换模块组5的电流，i2、i4、i6分别是流经桥臂电力变换模块组2、桥臂电力变换模块组4和桥臂电力变换模块组6的电流，u1、u2、u3、u4、u5、u6分别是桥臂电力变换模块组1-6中的串联N个H桥变换器模块逆变形成的电压，uNO是原方和副方中性点电压差，R和L分别是桥臂电抗器等效电阻和电感。

3.根据权利要求2所述的一种新型变频自耦电力电子变压器电路拓扑的控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：原方电压、原方电流、副方电压、副方电流频率互不关联，所以根据公式(2.1)和(2.2)原方电压、原方电流、副方电压、副方电流的工作频率分别定义为原方频率和副方频率，下标分别为fp和fs；原方和副方三相频率解耦得到：

4.根据权利要求3所述的一种新型变频自耦电力电子变压器电路拓扑的控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：原方和副方的坐标变换矩阵Cp和Cs分别为：

式中ωp和ωs分别是原方和副方交流角频率，和分别是原方和副方交流初相位；

基于公式(2.6)和(2.7)推导同步旋转坐标系dq0下频率解耦的电压和电流关系，如下式所示：

上式中，upd、upq、up0和usd、usq、us0分别是自耦电力电子变压器原方和副方三相电压在同步旋转坐标系dq0下的d轴、q轴和0轴分量，ixd、ixq、ix0分别是流经桥臂电力变换模块组1、桥臂电力变换模块组3和桥臂电力变换模块组5的电流在同步旋转坐标系dq0下的d轴、q轴和0轴分量，iyd、iyq、iy0分别是流经桥臂电力变换模块组2、桥臂电力变换模块组4和桥臂电力变换模块组6的电流在同步旋转坐标系dq0下的d轴、q轴和0轴分量；uxd、uxq、ux0分别是桥臂电力变换模块组1、桥臂电力变换模块组3和桥臂电力变换模块组5中的串联N个H桥变换器模块逆变形成的电压在同步旋转坐标系dq0下的d轴、q轴和0轴分量，uyd、uyq、uy0分别是桥臂电力变换模块组2、桥臂电力变换模块组4和桥臂电力变换模块组6中的串联N个H桥变换器模块逆变形成的电压在同步旋转坐标系dq0下的d轴、q轴和0轴分量；uNO-fp和uNO-fs是原方和副方中性点电压差在原方和副方同步旋转坐标系dq0下的0轴分量；

上式中：

不考虑0序分量，变频自耦电力电子变压器频率解耦的双dq数学模型描述为：

上式中，p为微分算子；

其频率解耦的电压和电流存在如下式的等式关系：

基于公式(2.3)和(2.4)推导同步旋转坐标系dq0下的频率解耦的电流关系，如下式所示：

上式中，ipd、ipq、ip0和isd、isq、is0分别是自耦电力电子变压器原方和副方三相电流在同步旋转坐标系dq0下的d轴、q轴和0轴分量

不考虑0序分量，求解上式(2.15)和(2.16)，并要求原方电流和副方电流不含对侧的频率分量，得到：

5.根据权利要求4所述的一种新型变频自耦电力电子变压器电路拓扑的控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：

建立新型变频自耦电力电子变压器频率解耦的前馈解耦控制策略，则的控制方程为：

上式中，s为拉普拉斯变换的数学符号，位于分母上的s表示此项为PI控制器经过拉普拉斯变换得到的传递函数的积分环节，KP、KI分别为该前馈解耦控制策略中的PI控制器传递函数的比例和积分环节的参数值；ixd-fp*、ixq-fp*、iyd-fp*、iyq-fp*、ixd-fs*、ixq-fs*、iyd-fs*、iyq-fs*分别为ixd-fp、ixq-fp、iyd-fp、iyq-fp、ixd-fs、ixq-fs、iyd-fs、iyq-fs的桥臂电流控制指令值，由原方有功功率控制指令值ipd-fp*、原方无功功率控制指令值ipq-fp*、副方有功控制指令值isd-fs*、副方无功功率控制指令值isq-fs*通过公式(2.17)计算得到；

将式(2.12)和(2.13)带入(2.18)和(2.19)，得到：

上式(2.20)和(2.21)表明，基于频率解耦的前馈解耦控制策略实现原方和副方三相电流内环解耦控制。

6.根据权利要求5所述的一种新型变频自耦电力电子变压器电路拓扑的控制方法，其特征在于，其所述步骤S6的控制流程具体为：

步骤S61：确定原方和副方控制模式，确定其中一侧为直流电容电压稳定控制模式，另一侧设置为恒功率控制模式；

步骤S62：获取直流电容电压与标准值的偏差，得到原方有功功率控制指令值ipd-fp*；并设定原方无功功率控制指令值ipq-fp*；

步骤S63：设定副方有功控制指令值isd-fs*和副方无功功率控制指令值isq-fs*；

步骤S64：利用步骤S62和步骤S63的指令值结果，根据公式(2.17)计算桥臂电流控制指令值ixd-fp*、ixq-fp*、iyd-fp*、iyq-fp*、ixd-fs*、ixq-fs*、iyd-fs*、iyq-fs*；

步骤S65：采用前馈解耦控制策略，得到桥臂电压控制指令值合成得到uxd、uxq、uyd、uyq，进而得到桥臂控制参考值[u1* u3*u5*]和[u2* u4* u6*]。

一种新型变频自耦电力电子变压器电路拓扑及其控制方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

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1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。