一种柔性母联控制器的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种柔性母联控制器的控制方法及系统，该控制方法包括：外环控制器接收功率指令、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；内环控制器接收电流指令后，输出调制电压指令；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。本发明专利技术提供的技术方案仅利用坐标变换得到的无功电流反馈值作为补偿无功功率的电流指令参考值，即可实现对无功电流的补偿。

Method and system for controlling flexible master connection controller

The present invention provides a control method and system of flexible coupling controller, the control method includes: the outer loop controller receives power instruction, DC voltage feedback, three-phase AC voltage feedback and three-phase AC current, output current loop controller receives the current instruction; after that, the output voltage modulation instruction; modulation voltage instruction by PWM after the input rectifier rectifier module, flexible coupling controller, realize the modulation of flexible coupling controller. The technical proposal provided by the invention can compensate the reactive current by using the reactive current feedback value obtained from the coordinate transformation as the reference value of the current instruction compensating the reactive power.

【技术实现步骤摘要】
一种柔性母联控制器的控制方法及系统
本专利技术涉及柔性输电领域，具体涉及一种柔性母联控制器的控制方法及系统。
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。模块化多电平变流器的子模块可以在低压下运行，其开关器件具有应力小，谐波小，易于拓展和可靠性高等优点，被广泛应用。传统电能质量补偿装置需要分别提取系统无功、各次谐波电流、负序电流等相关信息，从而计算出无功、谐波及负序的补偿指令，因而提取过程计算复杂，对处理器的要求非常高。因此，需要一种母联柔性控制系统来简化提取计算的过程。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种用于配电网的母联柔性控制方法及系统，该控制方法包括步骤：外环控制器接收功率指令、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；内环控制器接收所述电流指令后，输出调制电压指令；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。外环控制器接收功率指令、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，包括：外环控制器中的功率控制指令计算单元，接收功率指令，输出功率电流指令；外环控制器中的直流电压调节单元，接收直流电压反馈，输出直流电流指令；外环控制器中的交流电压调节单元，接收坐标变换后的三相交流电压反馈，输出交流电流指令；外环控制器中的电能质量控制单元，接收坐标变换后的三相交流电流，三相交流电流经补偿指令提取计算后，电能质量控制单元输出补偿电流指令；外环控制器中的控制功能选择器，根据配电网的控制目标从功率电流指令、直流电流指令和所述交流电流指令中，选择其一作为输出量；若输出量非所述交流电流指令，则输出量叠加补偿电流指令后，输出电流指令。内环控制器接收电流指令后，输出调制电压指令，包括：电流指令输入内环控制器中的电流前馈解耦控制单元后，输出调制电压指令。补偿电流指令包括：有功电流补偿指令idc*和无功电流补偿指令iqc*。当配电网中有负序电流及谐波时，有功电流id叠加二倍频脉动及高次脉动，取反提取的有功电流脉动值，得到有功电流补偿指令idc*；将无功电流取反作为无功电流补偿指令iqc*。有功电流脉动值包括：用二阶广义积分和直流积分器从有功电流id中分离直流量即得有功电流脉动值。其母联柔性控制系统包括：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。外环控制器具体包括：外环控制器中的功率控制指令计算单元，接收功率指令，输出功率电流指令；外环控制器中的直流电压调节单元，接收直流电压反馈，输出直流电流指令；外环控制器中的交流电压调节单元，接收坐标变换后的三相交流电压反馈，输出交流电流指令；外环控制器中的电能质量控制单元，接收坐标变换后的三相交流电流，三相交流电流经补偿指令提取计算后，电能质量控制单元输出补偿电流指令；外环控制器中的控制功能选择器，根据配电网的控制目标从功率电流指令、直流电流指令和交流电流指令中，选择其一作为输出量；若输出量非交流电流指令，则输出量叠加补偿电流指令后，输出电流指令。内环控制器，具体包括：电流指令输入内环控制器中的电流前馈解耦控制单元后，输出调制电压指令。上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；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。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：1、本专利技术在进行电能质量补偿时采用补偿电流提取计算方法，将需要补偿的无功、谐波、负序作为一个整体提取出来，并进行补偿比较传统的分序，采用分次补偿量单独提取法，加快了提取和计算速度，减轻了处理器的负担，使其具备更高的补偿精度；2、本专利技术不需要计算无功功率，仅利用坐标变换得到的无功电流反馈值作为补偿无功功率的电流指令参考值，即可实现对无功电流的补偿；3、本专利技术将采集的得到的电网电流，经过坐标变换，利用简化的谐波负序提取器计算抑制谐波的电流指令，实现了对网侧谐波电流的抑制，利用PIR调节器对其进行调节，实现对网侧负序电流的抑制。附图说明图1为本专利技术母联柔性控制器的电路拓扑图；图2为本专利技术母联柔性控制器中子模块的结构示意图；图3为本专利技术外环调节控制器示意图；图4为本专利技术电能质量控制中指令提取与计算的方法框图；图5为本专利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专利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。本专利技术通过采集两端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,两变电站分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性母联控制器的控制方法，其特征在于，所述母联柔性控制方法包括如下步骤：外环控制器接收功率指令、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；内环控制器接收所述电流指令后，输出调制电压指令；所述调制电压指令经PWM整流模块整流后，输入柔性母联控制器，实现对所述柔性母联控制器的调制。

【技术特征摘要】
1.一种柔性母联控制器的控制方法，其特征在于，所述母联柔性控制方法包括如下步骤：外环控制器接收功率指令、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；内环控制器接收所述电流指令后，输出调制电压指令；所述调制电压指令经PWM整流模块整流后，输入柔性母联控制器，实现对所述柔性母联控制器的调制。2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述外环控制器接收功率指令、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，包括：所述外环控制器中的功率控制指令计算单元，接收所述功率指令，输出功率电流指令；所述外环控制器中的直流电压调节单元，接收所述直流电压反馈，输出直流电流指令；所述外环控制器中的交流电压调节单元，接收坐标变换后的所述三相交流电压反馈，输出交流电流指令；所述外环控制器中的电能质量控制单元，接收坐标变换后的所述三相交流电流，所述三相交流电流经补偿指令提取计算后，所述电能质量控制单元输出补偿电流指令；所述外环控制器中的控制功能选择器，根据配电网的控制目标从所述功率电流指令、所述直流电流指令和所述交流电流指令中，选择其一作为输出量；若所述输出量非所述交流电流指令，则所述输出量叠加补偿电流指令后，输出所述电流指令。3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述内环控制器接收所述电流指令后，输出调制电压指令，包括：所述电流指令输入所述内环控制器中的电流前馈解耦控制单元后，输出所述调制电压指令。4.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述补偿电流指令包括：有功电流补偿指令idc*和无功电流补偿指令iqc*当所述配电网中有负序电流及谐波时，有功电流id叠加二倍频脉动及高次脉动，取反提取的有功电流脉动值，得到有功电流补偿指令idc*；将无功电流取反作为无功电流补偿指令iqc*。5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述有功电流脉动值包括：用二阶广义积分和直流积分器从所述有功电流id中分离直流量即得所述有功电流脉动值。6.一种柔性母联控制器的控制系统，...

【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，南京南瑞集团公司，国网山西省电力公司，国家电网公司，北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11