Page 41 - 配电网及其自动化技术研究

第一章 配电网自动化设备技术研究

不超过总容量的30%，一次侧电网电压波动、畸变、不对称分量不超过额定电压

的土20%。于是一次侧电网的最大电流有效值为5.77A，而二次侧负载最大电流
有效值为115.47A。
基于以上假设，首先确定基于PET的智能配电变压器主电路拓扑中各功率
器件的规格，假设PET采用综合性能相对突出的MMC型拓扑。为保证环节①

对于网侧电流的可靠控制，环节②高压直流母线的额定电压不得低于网侧线电
压的峰值（14.14kV），而且还须保留充足的裕度；为此，这部分设定高压直
流母线的额定电压为20kV。若环节①和③均选用耐压3300 V的绝缘栅极晶体管

（IGBT），并且控制环节①中子模块单元及环节③中高频逆变模块的直流侧电
压稳定在2000V，即IGBT工作电压为2000V；于是环节①每相的上、下桥臂各
需要10个子模块，而环节③需要10个高频逆变模块，从而环节①和③所需IGBT
数量为160个，而这160个IGBT的额定电流取10A便可以满足本例要求。为简化

系统结构，环节④选用11组绕组高频变压器，初级侧为10个小容量绕组，次级
侧为1个大容量绕组。将低压直流母线控制为750V，则环节⑤和⑦总共需要12个
IGBT，其耐压取1200V，额定电流取200A便可以满足要求。在本例中，总容量

较小，目前的IGBT单管通流能力足以满足容量的要求，因此，低压侧的环节⑤
和⑦无须进行器件的并联。
对于基于HDT的智能配电变压器来讲，CV只需补偿电压波动与畸变等有害

分量，CV p 只须补偿电流谐波与无功功率等负载电流有害分量。假定HDT一次侧
采用三角形接法，为满足电压补偿，并留一定的裕量，取Ws的绕组额定电压为
2.4 kV，此时只须隔离变压器T2的变比大于10（本例取W，的绕组额定电压为

200V，变比为12），则足以实现电压波动补偿，此时CV t 最大电流为40A。直流
母线电压仍控制为750V，假设CV p 与CV t 的调制度均不超过0.85。对于CV t 来讲，
只需T中Ws的绕组额定电压不超过300V（本例取250V）则完全能实现电流的控
制功能，CV。的额定电流为32A。基于以上分析，HDT总共只需12个IGBT，其

耐压取1200V，额定电流取80A足以满足要求。
由此可见，在本例中，相比基于PET的智能配电变压器，基于HDT的智能配
电变压器无须采用多电平变换器，只需1个双PWM变换器便能够满足本例的要
求。而且该变换器仅需12个IGBT，仅仅等于PET低压侧环节⑤和⑦使用的IGBT

数量，远低于PET中IGBT的总数目（160+12）。此外，该变换器使用的IGBT额

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