電力電子變壓器并聯(lián)運行動態(tài)仿真

PET二次側(cè)電壓的頻率、幅值和相位取決于逆變器的PWM脈沖的正弦調(diào)制信號，正弦調(diào)制信號的特征與頻率給定值f0、相位給定值ρ0和幅值給定值有關(guān)。取f0＝50Hz以保證額定頻率。ρ0對應(yīng)于有功負荷P0時的電壓初相角（一般取為0，引入有功補償系數(shù)Kp＞0），則可形成有功調(diào)差特性

ρ=ρ0-KpP （1）

U0對應(yīng)于無功負荷Q=0時的電壓幅值，引入無功補償系數(shù)KQ＞0，則可形成無功調(diào)差特性

U=U0-KQQ （2）

對并聯(lián)運行的各PET，ρ0和U0的值應(yīng)相同，由于引入有功和無功補償，當(dāng)負荷變動時，并聯(lián)運行的各PET將自動調(diào)節(jié)其輸出電壓的相位角和幅值，自動實現(xiàn)變壓器間的功率穩(wěn)定分配；為按變壓器容量大小合理分配負荷，各PET以自身容量為基準(zhǔn)的Kp和KQ的標(biāo)幺值應(yīng)該相等，一般取0.01～0.05。

文獻[2,8]提出采用頻率調(diào)差特性進行并聯(lián)PET以及逆變電源的有功功率分配。顯然，在這種控制方式下，不同負荷時供電頻率不能保持為50Hz；而若為了保證頻率質(zhì)量，頻率調(diào)差系數(shù)取值必須很小，這又不利于穩(wěn)定分配并聯(lián)PET間的有功負載。與其不同，本文采用的初相角調(diào)差特性，即可保持 恒頻供電，又可根據(jù)需要選合理的調(diào)差系數(shù)，實現(xiàn)有功負荷的穩(wěn)定合理分配。參與并聯(lián)的各PET的輸出電壓頻率必須都等于50Hz才能保證正常運行。在圖3中，由于對頻率采用閉環(huán)PI控制，可以做到這一點。

并聯(lián)運行PET的參數(shù)可能不完全一致，最常見的是限流電抗器或連接線電感參數(shù)不同。圖3中的電壓測量點特意設(shè)置于公共母線，即使對于PET參數(shù)不一致的情況，也可以保證并聯(lián)PET間的功率穩(wěn)定合理分配。如電壓測量點位于各PET輸出端，則不能保證這一點[3]。

3 仿真分析

本文利用Matlab6.5/Simulink搭建了仿真模型，對兩臺同參數(shù)PET的并聯(lián)運行進行了仿真。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，高頻變壓器頻率1000Hz，IGBT開關(guān)頻率9000Hz；KP、KQ硒均取標(biāo)幺值0.01，頻率給定值f0取50Hz，相位給定值ρ0取0，幅值給定值U0取標(biāo)幺值為1.0。

3.1 兩臺PET同時投入并聯(lián)運行（情況1）

1.0s時，兩臺PET在低壓側(cè)由空載投入并聯(lián)運行，承擔(dān)功率因數(shù)為0.8的綜合性負載。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)運行后所承擔(dān)的負載電流相等，實現(xiàn)了均流控制以及有功、無功負荷的穩(wěn)定分配，且頻率保持恒定值不變。