齐斌
云谷技术（珠海）有限公司 珠海市高新区 519000
摘要：可再生能源技术发展，对电力系统灵活接入和有效调控提出了新的挑战和更高要求。以电力电子变压器(powerelectronictransformer,PET)为核心的交直流混合配电网，能在多电压等级实现分布式电源的灵活并网，有利于可再生能源即插即用与消纳，受到相关学者和工程界的广泛关注。但与此同时，混合系统运行调度计划的制定需考虑可再生能源出力的不确定性，这具有重要的现实意义。
关键词：电力电子变压器；交直流混合配电网；功率调节；经济运行策略；系统损耗
引言
随着我国能源转型的快速推进，分布式可再生能源以其灵活性和经济性成为可再生能源的重要发展模式。近年来我国持续加快分布式能源发展，以光伏为例，2020年我国新增分布式光伏装机1552万kW，分布式光伏累计装机达到7816万kW。目前，以分布式光伏、风电等形式并网的可再生能源一般需要经过多级交直流变换才能并入电网，能量转换环节多，交直流之间互补互济能力差，降低了系统的综合能效，影响了系统运行的经济性。
1基于PET交直流混合配网系统
PET是混合微网系统中交流微网与直流微网的连通环节，同时也是联系混合微网与上级配电网的耦合环节。PET由高频变压器与电力电子变换电路构成，包含高低压交流端口与直流端口，具有变压、隔离以及能量传输的特点，可实现不同微网间的互联以及对不同端口功率的控制。以如图1所示的含多个PET的交直流混合配网为例，该配网含10?kV、380?V两个交流电压等级和±750?V、±375?V两个直流电压等级，各电压等级之间通过PET的四个端口互联。PET的10?kV交流端口与外部10?kV交流配电网连接，其余交直流端口接入含各类交直流负荷、储能、分布式电源等源荷储元素的交直流微网，两个PET之间通过±750?V和±375?V直流端口并列运行。
1.1基于PST的合环控制装置结构
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图1中有两条10kV电压等级母线即双电源配电系统；CB1~CB5为安装在设备间的合闸辅助开关，不同开关组合相互配合操作完成整个合环过程；PT1和PT2是电气参数检测装置，为合环控制装置提供必要的参数信息。合环控制原理是当某个母线、开关或馈线需要检修或者发生故障时，该母线、开关或馈线上的多电源供电的负荷就可以进行转移，通过合环控制装置进行合环操作，将负荷转移到与之相连的其他母线或馈线上，从而实现不停电倒负荷，即合环转供。
1.2样本削减提取典型运行场景
理论上讲，只要上述蒙特卡洛法抽样产生的场景集足够大时，越能更精准地描述各可再生资源的不确定性，也就越能得到随机优化问题的精确解。然而随着场景集规模的增大，必然会大大增加计算负担。通过采用场景削减技术，保证提取的典型运行场景能较好的逼近原始场景集，可以在减小计算量的同时，具有较高的精确解，已经得到广泛应用。本文采用同步回代削减法对生成的相关性初始样本进行削减，并保存削减后的场景及其发生概率，用于后续的随机运行优化模型的建立。同步回代削减法是基于样本距离对初始场景集进行聚类，从而得到满足所需场景数的典型场景集，具体步骤详见文献，限于篇幅，本文不再赘述。
1.3ＰＥＴ输出侧电压畸变原因分析
对于ＰＥＴ，其输出侧一般采用主从控制，其中一个逆变器充当电压源角色，称为主逆变器，主要用来维持输出侧电压的稳定，同时给其他逆变器提供电压基准；而其他逆变器则充当电流源角色，根据接收的电流指令来控制其输出功率。采用主从控制的ＰＥＴ输出侧控制框图如图2所示。
图３为主从控制中主逆变器比较经典的控制算法，包括电压外环和电流内环。电压外环负责维持逆变器输出端电压稳定，电流内环可以提高系统的响应速度。图３中，匕为主逆变器参考电压指令，Ｃｕ（ｓ）为电压外环传递函数，可以为ＰＩ控制或Ｐ控制，为电流内环传递函数，同理也可以采用ＰＩ控制或者Ｐ控制。
2微电网中的电力电子变压器控制策略研究
2.1模型简化
对于含PET的交直流混合配网日前经济运行模型，其优化目标是系统运行的日前调度成本最低，约束条件包含系统功率平衡等系统级约束和设备出力上下限、爬坡速度等设备级约束。考虑到本节重点关注PET对交直流混合微网在运行成本以及新能源消纳等方面的效果，对交直流混合微网模型做如下简化：1)?对微网内的分布式电源(如风机、光伏以及储能系统等)进行统一建模，并等效为一个大容量的DG机组；2)?假设交流微网内的负荷类型为交流负荷，直流微网内的负荷类型为直流负荷。
2.2幅相自适应解耦调节控制
对于基于TCPST的幅相合环控制装置控制策略主要是对于并联变压器部分的电力电子开关进行触发控制。目前应用于可控移相变压器比较常见的控制策略有功率控制和移相角控制[19,20]。功率控制是以线路上的功率为控制目标，移相角控制是以移相角为控制目标进而调节电压。相对于功率控制，移相角控制需要考虑的影响因素更加的少，但是移相角控制对于触发角合理性有一定的要求，不合理给定触发角对于合环操作会有很大的冲击电流。
2.3可再生能源运行约束
在交直流混合配网中，由于可再生能源发电成本较低且碳排放小，因此应当尽可能让可再生能源出力始终处于最大值。以分布式光伏为例，其应当运行在最大出力点跟踪状态（MPPT）。
2.4检测计算模块
检测计算模块根据线路参数的输入，检测两母线间存在的电压差，从而进一步对输入参数进行幅相解耦作差计算即电压幅值相角计算，此环节是针对于调节对象所需要的调节量进行数值规范化处理，并判断是否超出调节范围，只有在合理调节范围内TCPST才能够安全工作。完成参数解耦计算并根据计算结果的正负性确定调节方向后，进行下一步电压参数差值基准倍数化，差值基准倍数化是对于TC感应二次侧变比所对应的参数基准值而言的，因为TC感应二次侧变比是确定的且只能按档对应调节，所以电压参数差值基准倍数化后就能确定电压相角和幅值需要调节的挡位。此环节关键在于基准值的给定，调幅基准值可直接根据所调节的挡位数和调节范围确定。调
结束语
在三相AC/DC型电力电子变压器的高频直流环节DAB中，网侧PWM整流引入二次脉动功率引起DAB的输入电容电压低频脉动，导致直接应用扩展移相控制难以有效抑制回流功率。针对这一问题，本文首先通过理论分析阐述了DAB的输入/输出电压比包含低频脉动分量时，采用单移相控制和扩展移相控制下回流功率的分布特点和影响因素，证明了该低频脉动将导致PET中的回流功率无法单一通过改进的移相控制实现期望的预期效果。在此基础上，本文结合基于功率通道的电子电子变压器拓扑结构，提出了功率解耦和扩展移相协同控制策略，降低了DC/DC变换器输入/输出电压变比的低频脉动，有效实现了回流功率抑制。通过1kW三相PET样机的实验结果，验证了本文对PET中回流功率特性的分析，同时，采用本文中的PC-PET电路拓扑及所提出的控制策略，可以有效抑制DC//DC变换器的回流功率。
参考文献
[1]齐杰斌,高效变压器用高性能取向硅钢研发及产业化.河北省,首钢智新迁安电磁材料有限公司,2020-02-15.
[2]平薇,交直流电梯控制变压器.浙江省,浙江埃能德电气有限公司,2020-01-04.
[3]姜尧.基于NPC的电力电子变压器的控制策略研究[D].上海电机学院,2019.
[4]马也.单相级联型电力电子变压器控制策略研究[D].上海电机学院,2019.
[5]王羽.电力变压器电气高压试验的技术要点分析[J].通讯世界,2019,26(12):248-249.