一种柔性母联控制器及其控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种柔性母联控制器及其控制系统，该柔性母联控制器包括：两个背靠背型模块化多电平换流器；模块化多电平换流器为三相六桥臂结构，各相桥臂的上桥臂和下桥臂均包括电感和与电感串联的n个子模块，其中n为大于1的整数；两个模块化多电平换流器的三相上桥臂和下桥臂分别经开关互连；柔性母联控制器的控制信号输入端设于各相上桥臂和下桥臂的连接点处。本实用新型专利技术一端的MMC发生电网故障而退出运行后，另一端的MMC可以通过直流母线提供电压支撑，继续为负荷供电。

A flexible parent joint controller and its control system

The utility model provides a flexible parent joint controller and its control system. The flexible master controller includes two back-to-back modular multilevel converter; a modular multilevel converter is a three-phase six bridge arm structure, and the upper bridge arm and the lower bridge arm of each phase bridge arm include the N sub modules in series with the electric inductance and the inductance. The medium n is an integer greater than 1; the three-phase upper arm and the lower bridge arm of the two modularized multilevel converter are interconnected through the switch, and the input end of the control signal of the flexible master controller is located at the connection point of the bridge arm and the lower bridge arm. The MMC at one end of the utility model is out of operation after the power grid fault occurs. The MMC at the other end can provide voltage support through the DC bus and continue to supply power for the load.

【技术实现步骤摘要】
一种柔性母联控制器及其控制系统
本技术涉及柔性输电领域，具体涉及一种柔性母联控制器及其控制系统。
技术介绍
随着分布式发电并网渗透率的提高，需要充分利用现有网架拓扑的配送电能力；另一方面，分布式发电出力的间歇性和波动性会导致配电网潮流快速变化，因此需要采取新的技术手段。装设联络开关、分段开关，可以实现配电网主动、柔性的潮流控制。但传统的联络开关，只能连接相同电压等级的配电网络，而且需要配电网络两端网络频率、相位一致；此外，联络开关还存在开关动作时间慢，自动化程度低等问题。电力电子装置响应速度快，控制灵活，形成新型的柔性配电网开关可以代替传统联络开关。但是电网中，由于电压等级比较高，传统变流器存在一定局限性。因此，需要一种母联柔性器及其控制系统来克服现有技术的不足。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本技术提供一种用于配电网的母联柔性控制器及其控制系统，该柔性母联控制器包括：两个背靠背型模块化多电平换流器；模块化多电平换流器为三相六桥臂结构，各相桥臂的上桥臂和下桥臂均包括电感和与电感串联的n个子模块，其中n为大于1的整数；两个模块化多电平换流器的三相上桥臂和下桥臂分别经开关互连；柔性母联控制器的控制信号输入端设于各相上桥臂和下桥臂的连接点处。子模块包括：绝缘栅双极型晶体管支路及与所述绝缘栅双极型晶体管支路并联的电容；绝缘栅双极型晶体管支路包括串联的绝缘栅双极型晶体管，所述绝缘栅双极型晶体管分别与二级管并联。该控制系统包括步骤：外环控制器模块，用于接收功率指令、直流电压反馈、三相交流电压反馈和三相交流电流后，输出电流指令；内环控制器模块，用于接收电流指令后，输出调制电压指令；调制模块，用于将调制电压指令经PWM整流模块整流后，输入柔性母联控制器，实现对柔性母联控制器的调制。与最接近的现有技术相比，本技术提供的技术方案具有以下有益效果：1、本技术基于MMC的母联柔性控制系统具有高度模块化的结构，其满足了不同电压等级的要求，方便系统扩容，同时冗余程度高，显著提高了系统的可靠性；2、本技术具有的公共直流母线，既可提供高压直流输电，还可实现主动潮流控制；与此同时，MMC拓扑本身也具有无功补偿，其能够抑制谐波电流和补偿负序电流，极大程度节省了设备投资；3、本技术一端的MMC发生电网故障而退出运行后，另一端的MMC可以通过直流母线提供电压支撑，继续为负荷供电。附图说明图1为本技术母联柔性控制器的电路拓扑图；图2为本技术母联柔性控制器中子模块的结构示意图；图3为本技术母联柔性控制器中单侧MMC的双闭环控制策略示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本技术的技术方案做进一步详细说明。如图1所示的母联柔性控制器由两个背靠背的MMC(modularmultilevelconverter，模块化多电平换流器)组成，SM为子模块。MMC各相分别分为上下两个桥臂，各桥臂分别由桥臂电感和n个子模块依次串联构成，两个桥臂电感的连接点对应相桥臂的输出端。本技术通过采集两端MMC各相上下桥臂电流，计算得到交流电流，而交流电压则通过母联柔性控制器中的交流电压传感器采样得到，直流电压和直流电流也分别通过母联柔性控制器中各自直流侧的电压电流传感器采样得到；同时，为避免子模块电压发生较大偏差，也需要采样每个子模块电容两端电压。如图2所示的SM子模块，La为桥臂电感，T1和T2是IGBT，D1和D2是二级管，C0是子模块直流侧电容。根据采样得到子模块电压实现子模块均压功能。直流母线一般先接入可实现升降压功能的且功率可双向流动的DC/DC变换器以便控制次级直流母线电压向直流负荷的供电；DC/DC变换器主要用于稳定次级直流母线的电压，以便各类直流设备的正常工作，针对DC/DC变换器的具体控制，技术已相当完善，这里不再赘述；次级直流母线一般为民用设备(电灯等照明设备，家用储能、空调、冰箱等小型用电设备)以及工厂设备(大型直流电机和大型储能电站等)等等直流负荷供电。KM1和KM2分别为左侧MMC和右侧MMC的直流断路开关；通过开断KM1和KM2选择母联柔性控制系统的运行模式：双端分区运行，双端合区运行，单端供电运行。通过母联柔性控制器联通电流i1所在的母线1和电流i2所在的母线2，可实现双端分区运行、双端合区运行及单端供电运行。双端分区运行工况下,两变电站分别给该侧负荷供电,两端MMC无功率交换，两端MMC均工作在定直流电压模式；双端合区运行工况下，此时中间直流联络线存在功率交换：一个工作在定直流电压模式，一个工作在定功率模式；单端供电运行工况下，其中一端因检修或故障退出运行，负荷均由另一端MMC进行供电，此时该侧MMC工作在定直流电压模式。母联柔性控制器两侧控制需要互相协调，通常有一侧变换器维持直流电压稳定，另一侧维持对潮流的控制或者维持交流输出电压稳定，两侧同时都能够完成对所连接交流网络的电能质量控制。如图3所示，本技术提供的系统包括：外环控制器模块，用于接收功率指令、直流电压反馈、三相交流电压反馈和三相交流电流后，输出电流指令；内环控制器模块，用于接收电流指令后，输出调制电压指令；调制模块，用于将调制电压指令经PWM整流模块整流后，输入柔性母联控制器，实现对柔性母联控制器的调制。有功电流指令和无功电流指令经内环控制器中网压定向的电流前馈解耦控制后，得到三相调制电压，实现对系统无功功率、负序及谐波的消除。最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本技术的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本技术精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本技术的权利要求保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性母联控制器，其特征在于，所述柔性母联控制器，包括：两个背靠背型模块化多电平换流器；所述模块化多电平换流器为三相六桥臂结构，各相桥臂的上桥臂和下桥臂均包括电感和与所述电感串联的n个子模块，其中n为大于1的整数；两个所述模块化多电平换流器的三相上桥臂和下桥臂分别经开关相连；所述柔性母联控制器的控制信号输入端设于各相上桥臂和下桥臂的连接点处。

【技术特征摘要】
1.一种柔性母联控制器，其特征在于，所述柔性母联控制器，包括：两个背靠背型模块化多电平换流器；所述模块化多电平换流器为三相六桥臂结构，各相桥臂的上桥臂和下桥臂均包括电感和与所述电感串联的n个子模块，其中n为大于1的整数；两个所述模块化多电平换流器的三相上桥臂和下桥臂分别经开关相连；所述柔性母联控制器的控制信号输入端设于各相上桥臂和下桥臂的连接点处。2.如权利要求1所述的柔性母联控制器，其特征在于，所述子模块包括：绝缘栅双极型晶体管支路及与所述绝缘栅双极型晶体管支...

【专利技术属性】
技术研发人员：王轩，訾振宁，魏孟刚，曹建春，荆龙，王帅，付永生，李艳军，赵怡婷，喻劲松，赵刚，王清涛，燕翚，王宇红，
申请(专利权)人：中电普瑞科技有限公司，南瑞集团有限公司，国网山西省电力公司，国家电网公司，北京交通大学，国网山西省电力公司太原供电公司，
类型：新型
国别省市：北京,11